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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4 H+ x3 p3 b- g( e8 F+ Q9 p6 X, d

6 n3 q& ^9 H+ |

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

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。

2 r/ ?' `& l( l& X. O. Y

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。

  
  " L0 E3 f5 B- E+ i) o

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。

7 V! k! N6 {& B' Y# Y一、HTTP网页服务器
. U& O7 E5 u6 P" N0 _

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)
   4 Q+ ]; `) M# Y& X6 K) A
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   % ~; ^! j0 Y0 z5 H
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ; X8 ~; f1 b5 U" n
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   . @1 a: E; y6 ?) T* V
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.         }
    8 }" Z$ x4 ~( |+ c3 C  A1 _: v
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    / V9 ~# p* q$ Q, u- M+ D
17.     {
    - m; f/ u7 a0 }7 O* E" e/ z
18.         printf("setsockopt error\n");
    5 H$ z" G( m9 m/ g4 r* C+ c1 Z
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    $ B/ K' B; t  p, b- J1 o
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ! f* q. o2 P. T0 E8 H5 a
24.             return -1;
    
25.     }
    % F* U4 K$ Q% K. }
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    / t  u* c6 }5 T2 r5 Q5 r7 D
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)
   1 J# M9 o6 Z/ _
3. {
   
4. 。。。
   + v2 [1 |2 D0 @7 e0 }* J
5. while(1)
   8 \  B, V. t9 q. T
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. }
    ! N3 }6 P. g$ e# M2 a4 @
12. 。。。
    
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);
   . ?# Z3 Z8 d0 q+ B' y
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ! a- b1 h9 b8 C: s. Y
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   1 ^2 `- N+ [  G/ j/ l1 H6 X; y
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   9 r7 B. a2 S6 Z" |6 B/ R
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. {
   
5. ...
   & I' @$ n- z3 p% @2 B+ n* U
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   $ N1 @6 H, \+ M, ~& Y
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ' ~9 h( h/ `$ k' ^. X
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. ...
    
11.     while(1)
    5 z6 V2 T8 I: [# `( Z
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    + \3 O; u+ [, J1 p# Z; h9 E
15.     }
    * j+ q! I  r: P
16. ...
    
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" \
   & ?+ r5 e7 y- A
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   . V4 q+ p+ T& s  m7 ^' b
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ! j! }, C# n3 \- ]' s' l( t& X
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   - x# R9 f) a# n' k7 ?# h# y
10.             STD_HEADER \
    6 a+ t! k. V; B0 A6 z8 Z! A
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    # L5 B( q8 Y- _2 _1 F! d
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ' R" Q5 X+ _( T! O/ ]$ ?1 Y
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # S9 j* t: e& q
15.     {
    
16.         free(frame);
    
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" \
   + a$ P2 J5 k% \0 W8 X
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   7 ^: l$ H3 t& u7 X7 `) @, U
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)
   8 w' Y8 }' Y* G' v
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    5 r7 p% `( G$ ]- @$ @. |
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    : w1 R" i6 F! z
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
) R2 n4 n6 l$ i  U1 b7 n! ?7 b

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   " t7 I) G2 h0 }0 E0 W
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   $ g, ?& x3 \+ p8 S. A
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   4 Z$ {& Z* D. D
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);
    
13.     return 0;
    
14. }

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- A. W- w  }( l$ e4 R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：

8 [1 _6 C/ p8 ?5 B& z

1. while(fend > 0)
   ! K$ R4 X" ~6 C/ h. z
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ! E9 Y- p* w7 ]3 ^% }
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   - G$ L" r& |2 _1 D, j) a5 O
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    & R0 {' M$ B/ {  `. S1 m
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    0 a7 B4 B- z. b7 P8 I0 c! Z9 e
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    & ?, f# O0 I; q9 j; C' g
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    5 U% w( C) [7 L
20. return -1;
    & X) ]2 p/ r: B6 m% D- ~. q3 k
21. }
    * d; E9 i6 q) w) ]0 s
22. else
    2 ?3 E( a4 q: w
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    ; t% N3 Y# t/ H3 ?! B
26. }

复制代码

9 K6 I3 l! u4 r! w8 R% niMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html