发烧友实测 | i.MX8MP 基于HTTP网页服务器和UDP上位机的MJPG码流传输(mjpg-steamer)

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  k5 ?5 i- G) [

4 Y, Y: @5 h! M. P: J+ r

作者｜donatello1996

来源 | 电子发烧友

题图｜飞凌嵌入式

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html
& z$ ?' y/ S' f" s% F
7 P2 d5 H- _3 ~! Q7 k. D

本文采用的硬件板卡为飞凌嵌入式OKMX8MP-C开发板，系统版本Linux5.4.70+Qt5.15.0，主要介绍基于HTTP网页服务器和UDP上位机的MJPG码流传输。

MJPG格式作为一种持续传输的视频码流，在远程监控领域中应用较广，而实现这种远程监控的第三方应用最常见的有两种：浏览器HTTP网页、UDP上位机。

两者各有优势，对比鲜明，其中：

• UDP上位机：传输效率高，上位机编写方便。

• HTTP网页方式：客户端无需安装上位机，只需要一个浏览器应用即可；客户端访问服务器支持跨平台支持，无论是电脑、平板、手机，还是Linux系统、Windows系统及安卓系统都可以，只要有浏览器应用都可访问，而UDP上位机则受限于目标平台，不易移植。

  
  

这两种应用各有优缺点，对于嵌入式开发者来说，两者都必须掌握。

一、HTTP网页服务器

先说下HTTP网页服务器获取MJPG码流的代码，首先是OKMX8MP-C在开发板端建立TCP服务器：

1. int TCP_Server_Found(socklen_t* socket_found , char* ip , int port)
   
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   : J7 S# Y- v1 C9 n( d; B- i% K0 P# t
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   8 K1 C% s! A, U/ U
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   5 Z5 n, F2 F8 j# b/ }
9.     int ret;
   ! C, s* X+ }  j1 T$ a! \
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    3 p- Y; W4 ^! u$ i+ D; r' }
15.     int on = 1;
    ; j. t" I- v/ D8 C, _
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    8 C% B. v6 e9 F
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    6 d; N# s; z$ F
24.             return -1;
    ' \% X" f, @: P2 u6 p
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ! V* P' l7 B+ H6 ~- }
27.     {
    0 \' a) s" p% A* r, i& t
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    - A7 d: x3 G& z  F$ r
30.     }
    
31.     return 0;
    1 A+ \0 K9 ?5 g# i2 e/ K
32. }

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其中setsockopt()函数是可选的，一般只用于规避socket()函数的建立错误。

建立了TCP服务器后，返回的socklen_t型实参在后面的HTTP网页服务器中需要用到。

HTTP网页服务器所属的TCP操作是需要另起轮询线程来让客户端进行accept()握手操作的，accept()之前的listen()倒是只需要执行一次即可，accept()握手操作和recv()接收操作需要创建一个死循环线程：

1. pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   ' c4 r- v8 T: ~' m  H- w' K
3. {
   ) s4 b* W) E3 N: W
4. 。。。
   
5. while(1)
   + {! ?& K# c6 M8 n1 d2 R
6. {
     \7 v% U; d9 q  `$ n, w
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   7 T! ]' u6 ?, V5 {
9.     。。。
   ( k2 _: d4 L1 M; ^
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    : I1 H+ L8 K0 v# s
11. }
    7 N6 L; _$ \' e
12. 。。。
    3 \/ H( l; h# f* j1 _% F
13. }

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MJPG帧可以使用Grab操作获取，获取到的MJPG帧需要在TCP线程中读，在Grab操作线程中写，这种被多个线程访问的资源需要加锁防止读写冲突，即资源被Grab操作写入时，需要上锁，不允许其它线程访问，操作完成时需要解锁，允许其它线程访问：

1. pthread_mutex_lock(&pmt);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   & U8 Z$ V8 c; x% ~: s5 a% a
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   , @! X) u. v& O( }& N0 N. R
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   2 `  L: H8 G5 ~9 n
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   
6.     pthread_mutex_unlock(&pmt);

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线程互斥锁使用之前需要初始化：

1. pthread_mutex_t pmt;
   
2. pthread_cond_t pct;
   0 z6 U9 r- _2 E7 O( u
3. int main(int argc, char* argv[])
     ~4 x/ u, a3 V* S+ J
4. {
   
5. ...
   ) Q/ M+ e  |) d1 ~4 d) r/ U
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    : k3 o& ~8 L' k5 b, ?" D2 E
11.     while(1)
    
12.     {
    # R6 q2 Y2 b; n% m& C& r2 C
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    , n' c2 E; u. X" Z/ f
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    # O2 m; w3 l0 o( ^" k5 {
17. }

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然后是发送的细节，发送图片文件之前，需要先发送HTTP标准头，这个相当于给发送图片或者其它类型的流数据铺路：

1. <p style="box-sizing: border-box; border: 0px; vertical-align: baseline; line-height: 26px;"><span style="text-indent: 32px;">
   . B: u# K' m  n
2. </span></p><p style="box-sizing: border-box; border: 0px; vertical-align: baseline; line-height: 26px;"></p>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   % X  H/ ~8 a6 t) f3 [/ E$ ?
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   4 d# c9 F; K9 q' U
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   ' f6 j$ z. g3 O' i+ B* s% j
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   / S/ `* n7 h  W5 @9 Q  |
7.     printf("preparing header\n");
   # h5 @: N7 s: H7 ?3 P
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ! x) k" j1 l4 K  {7 u
10.             STD_HEADER \
    5 Z7 X% S5 m& |% L% L2 {8 z4 }
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    ) |% r8 R4 u5 [; H/ V: G
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ }* z4 F. O; ?+ i" G' p% G
15.     {
    3 i" _. ^. Y2 M3 j9 W1 n$ p
16.         free(frame);
    ' e) Z+ m0 ?9 F  m( A
17.         return;
    
18.     }

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发送完HTTP标准头之后，就需要发送内容头(Content-Type)，这处的Content-Type为image/jpeg，同样，HTTP标准协议里面image支持的类型远不止jpeg一种，发送完内容头之后就是正文和boundary结尾，这样帧完整的HTTP头发送到指定的TCP GET地址，就会在浏览器中显示刚刚发送的图片：

1. <pre class="prettyprint lang-cpp" style="box-sizing: border-box; font-family: Monaco, Menlo, Consolas, &quot;Courier New&quot;, monospace; font-size: 16px; white-space: pre-wrap; line-height: 1.38462; color: rgb(51, 51, 51); word-break: break-all; background-color: rgb(245, 245, 245); border: 0px; border-radius: 4px; vertical-align: baseline;"> sprintf(buffer, "Content-Type: image/jpeg\r\n" \
   * b5 X, ?0 P! v8 u* c% W: ?8 j! A2 V
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   " I, X7 `8 Z0 j1 F3 H& G
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ; B  O- U2 Z+ @0 V1 Z
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   # X6 D" I5 F6 r& B# \& M0 z* T
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    # k- i2 y7 w8 ?
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    * }5 x* [/ ^4 I$ B3 N
14.             break;</pre><p style="box-sizing: border-box; border: 0px; font-size: 16px; vertical-align: baseline; line-height: 26px; color: rgb(51, 51, 51); font-family: " helvetica="" neue",="" helvetica,="" tahoma,="" arial,="" "microsoft="" yahei",="" "hiragino="" sans="" gb",="" "wenquanyi="" micro="" hei",="" sans-serif;"=""></p>

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另外需要说明的是，TCP服务器线程在发送MJPEG流的时候是死循环发送的，因此TCP客户端在发送完GET指令之后，就会收到TCP服务器循环发送的图像缓存，TCP客户端会陷入忙等待状态无法再对外发送任何GET或者POST指令，从客户端使用者角度来看的效果就是网页一直在等待。

% ~) m; w( ]8 f' P0 A) S  V

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
' m% K7 l: R+ L* J  o# ~( L) [

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   8 y) v6 _- Z3 b: i/ i
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   * q8 m; h# B) z
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    - V. |- _+ b/ s/ y+ [7 w
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    3 c7 O- A5 f8 b6 ?# P5 Y9 x3 X
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

/ x( t+ V1 G! C8 C而UDP文件发送则要比HTTP发送简单得多，只需要将文件切片，每一片为固定长度的UDP帧长度，逐帧发送即可：

0 p- A+ [! j' J0 l8 \" Q

1. while(fend > 0)
   2 k& S$ B) b. \5 ^7 P
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ) C) S# X0 R) Z& x2 a1 W8 C
8. picture.fin = 0;
   6 D: K- H" C7 ~4 x& v4 k/ g1 f
9. }
   9 X8 L9 S3 @! v: ?
10. else
    
11. {
    6 x  t# b- L% t
12. picture.length = fend;
    & Z1 y! c4 C3 D/ `" I
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ! n, J+ B; Q' A9 T9 Q
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    & ?0 H9 T2 w7 h) L
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    % @( H2 M4 |$ ]0 x9 k7 h3 E
17. if(sendbytes == -1)
    4 N0 L$ S. z* N' B) _
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    $ U+ g8 T6 d" {. w
20. return -1;
    
21. }
    0 b1 P1 g$ m: e/ o7 o9 e  T2 @) b
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    3 n% }5 }5 g0 L& ~, b; T
25. }
    6 r, _, Q, X8 T1 [+ Z
26. }

复制代码

2 s9 o' h: ]: l+ r; c' U. g. Y

& r3 ^5 ?1 _/ Z* K) f4 N% h# XiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html