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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5 A0 r# e6 ~: K( q2 b4 F9 q

7 c# n3 w" B% n1 @! B8 ~  c- E

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
4 T3 B1 p  K6 Q9 L! K) r

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。

7 u& h; L( R7 T- w# e: d5 ?% M

8 r" I8 ]4 I4 J7 s# |( M

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。

  
  3 w) `, Q+ m1 w3 r! Y! ?: }* I

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
$ |" x* l. K# G* a, ~5 ~

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. {
   & Y3 q7 Z* r4 r2 Q
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ; T6 l% |2 v: ^3 W8 C. u
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   # B1 Q( P. }7 G$ Q6 g
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   9 Z2 m6 k& z+ ~- a
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
     d& i3 ~2 X: E+ T! p
9.     int ret;
   ' i8 |; }/ J7 b5 F
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.         }
    
15.     int on = 1;
    ) {0 q9 m; b. Y# q
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    2 \) Y' ]6 Q  I0 v% U1 `
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    ' }, X9 W/ a. t% p8 O: E; N
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    ! N7 {7 Y% z5 z
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    % |: X3 t0 b) P! ~4 ?& u# u) I5 z
25.     }
    ( G( b4 b8 t2 g* ^
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    : |0 V7 [2 W- f$ Q) @
27.     {
    1 ?8 @7 x! q$ k4 |" l% S% F
28.             printf("Listen failed!\n");
    ' L- y1 ~& o/ Z4 c( K4 u' R* U
29.             return -1;
    " K# ]! r$ u8 d$ u1 M4 _8 ^) E
30.     }
    
31.     return 0;
    
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)
   : L8 \; K2 K& t: |- U2 B
3. {
   ( e# r" d5 W: P' @5 d9 h3 I
4. 。。。
   
5. while(1)
   * ^! e9 j. E5 r1 A
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    . ?6 W2 q' }/ |# M
12. 。。。
    : C6 ]) C% ~, Z. q, d0 t* K0 ~
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   - [7 M; a, G" F( I: A% j' C
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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   4 J( t% A( r; Y4 D: a1 z
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   # b7 K8 C5 H4 p( l
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   1 |' Z, A: G  I9 N. e& `
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   " I3 L2 ^# ~0 r+ c& o. s
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    + r% k3 G% ?. v# q8 P* [
12.     {
    + k" X3 D  a& T6 C/ x
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    # ?9 T7 ~' B" T  `! Z# N
14. ...
    0 _- [3 f) E4 C) J" }8 `2 `" Q, A  \
15.     }
    & ]. I* o" n2 r" [+ }0 j
16. ...
    * x9 ~2 Z+ _. B9 K8 h
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;">
   
2. </span></p><p style="box-sizing: border-box; border: 0px; vertical-align: baseline; line-height: 26px;"></p>

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1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   4 q+ s! K/ N+ E3 L/ y" V2 @5 V
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   5 v9 i) c# o8 z2 y
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ; z2 m8 J8 n0 x0 W9 m: D6 p! U
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ! S5 y4 P7 G$ \) p  w: f" w
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    6 L6 ]% P4 A" a+ C# ]
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    * g# q6 R* x2 s! X
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" \
   6 ]! h) {: }  C. f; v2 M, e5 X
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   6 B' @) f( L1 l) g- g" \
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   " ^! y$ W2 I- j2 w* W% F
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   : `. j5 f2 V- R( [6 x2 l( G* M
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   & g/ A% d7 t, c* V" n0 @- T3 H
10.             break;
    ; O0 ]6 l  p" o0 j0 ]+ Y
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 b  c: ~8 n, e. q$ H/ f/ e: ~
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。

0 `; e6 G7 P. M4 Z# f7 U' S. q! k) S二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   " K: |1 O  t( F( O! D; q, D# ^# I
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    6 y1 Z- H) D" V! s# z. x
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

+ V3 \" S- Z5 W- 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：
9 Y% B  Q0 `: Y9 m( k

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   + ^8 [; ?: k, ~8 J# r
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ! o' l/ T9 j0 Y: T
6. {
   8 j1 J/ R) m$ [3 }
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   & A3 g$ B& \) l
10. else
    / z$ @! j! w* L$ W2 n+ b
11. {
    + Z5 @0 I5 \! e5 S0 D
12. picture.length = fend;
    + R) I' z1 e9 d3 B
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    6 C# J, _3 q4 n, x% \
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    0 ?6 G( z- g  x% G8 @7 n
18. {
    + m4 h# I0 x% f- ?
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    2 {' P7 K3 V; z
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    + t6 C* N+ H0 ]9 o' W7 T" m
25. }
    " E6 G" W2 F( `1 n7 G
26. }

复制代码

# X- Q* A7 _% o. r4 k

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html