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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" R/ z3 c) F  T; K! v0 {4 {

4 r$ b5 o' E4 G! B% j# s, N  b$ o

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
1 R# [: R0 m  q7 A$ D( h# B

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)
   + F! o) Y+ h2 o' C
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   3 C. w' S7 R0 m; f: t) K& B
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   4 P2 O# l2 V0 i. L$ F& S
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   & T) ~9 c# p) n; g5 P$ q
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   " j! Y" b, r$ a, Z  A# B7 W
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;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    - X' i/ M- v! @" O3 H+ E
17.     {
    4 ^8 q3 i) `" K/ e3 z
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    3 M( M5 a  T& I; f% m) p- E0 W2 D
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    8 i2 u- F. R; K8 L* H
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    & \5 @5 B  c; A! J* ^! Y
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    / \) `2 k3 M: @8 Y
25.     }
    $ t: o. R0 w0 {( t, \
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    $ h6 _5 _9 r9 B8 y" ~. g
28.             printf("Listen failed!\n");
    # f2 G  X$ e. c3 c% e7 U
29.             return -1;
    % m/ n" E* @' ~& A+ X& b
30.     }
    1 F1 v( s( q7 n2 A; v0 P0 O2 s
31.     return 0;
    9 l+ ^0 T8 x' U4 _
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);
   4 C) y# l+ I+ w! x
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   7 g. v/ f5 U" ]  O" Q
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   7 H6 C" \& E4 y! R* |
6. {
   + N! _/ ?* R* ]: ~
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ( _; w2 V% S' g* K) [
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   4 o5 K. t1 o8 }( b
9.     。。。
   ( a8 y/ _8 o: b: C2 R2 f
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   / {0 e# `0 }# d; `* q8 p% N
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   3 O3 y# R/ K) I
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;
   . m9 e, ]& N4 ?- y
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   $ |4 n9 z9 Z2 l7 L: K0 z7 Y' S7 h/ o
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ; l' i* y8 k6 Q. x8 Y  e- d
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)
    
12.     {
    7 N6 m% v( ^& H% B/ @; j/ n
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    9 T, v  P; O1 A; v0 Z( s' ^1 |
14. ...
    5 Z% v/ o( j- R9 I: g: P
15.     }
    
16. ...
    / ^) T+ c! `; m
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;">
   4 s. O  d7 ^6 M0 N% r
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" \
   $ w1 S5 e  R3 N, I
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   9 n1 b, G+ ^% a6 k+ P' @0 U
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"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   1 T" z- M0 @) Y2 Y! ], F
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ' E5 J1 c; }0 ]: h
10.             STD_HEADER \
    3 y5 s. v, m. a" K# O5 j
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    9 r- u6 f+ t, H9 n) Y
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    / E/ r% p2 @3 \+ {9 \7 F
16.         free(frame);
    
17.         return;
    & ?" ~! A$ Z% _
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   4 P4 o$ o, n, k
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   $ i0 H! }+ W5 J6 B" V5 K! ?
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   # _: E' f5 T/ `/ o" G3 R
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   " k8 }3 s2 Q. X  f9 c) \
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   4 M+ f$ y% H3 F& l4 i7 `6 P) J
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    1 ^& P6 a: J* h3 C0 i2 \0 S
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    / r* Q8 p  Q  ~
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
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：

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   ( t/ E4 m/ v9 B6 w
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   * ], N& U2 Q$ J# }; i
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   ' Z& \8 Q/ G2 j% k2 |+ h$ b  S8 ?
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   / k9 @& ?  C% s+ a
7.         return -1;
   0 L4 G8 I7 B1 i! v6 I
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ' ?7 C3 i# |7 ~
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    / G; ^+ R* y* d! G
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

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 H2 l% t- O4 m% S# x

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   3 Y7 \2 b4 [7 \& L3 V4 }( ]
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   - f( k' R, u/ w+ K: P( V- x" u
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
     Y; r2 b1 `* A7 b
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   ! D* F5 W' F! X, M8 V
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    + {  X6 z1 ]' d7 L! K" G
14. }
    2 C$ m  u# _. j% s2 h0 t$ M
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    3 E0 Y: h7 M+ f1 c. R
21. }
    0 X) A4 [9 ]4 e( G
22. else
    4 i4 o' A8 F! V
23. {
    / T9 \% R# `9 E  ]. ]8 \8 [
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    8 R& v/ |- ]3 ^* I/ B
25. }
    7 ^; K3 y# O" v4 `; a( C
26. }

复制代码

1 K9 G. d( k5 X# j

7 Q: [1 c( A: D0 B+ `- m
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html