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 E1 R/ p+ f1 c
" [$ V. D& k$ v5 }# }  k( \, t

0 z# D5 y$ H( d3 R6 ^5 |; o1 J. W

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
: J* {( p' n9 p8 ~9 O, V

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 A  d; Q0 D4 F2 R: W
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ) X  O/ G1 ^/ g' g
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   : l# B% z3 \! B$ l
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   1 i8 B7 h- v: x5 y3 m
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   + D  \$ G$ J6 x9 y4 \
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ! b- n0 }" a! ^4 b+ \" A2 W
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   3 g- r9 V5 n0 x% Q
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    # j0 e, p- }1 T# q( l
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    ; X# N) G% l: F; g6 ?/ y
14.         }
    0 K3 q0 c; P0 Y' T9 G8 ~. D) f
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    6 T3 O: k6 V% j8 F* v& o9 r
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    7 {" h6 q6 E( G
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ' V3 V% o3 s$ `; O
21.     if(ret == -1)
    4 P4 M+ ~7 h$ z: t
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    % ]* r+ b' P8 ]0 \9 ]& p
29.             return -1;
    % m. T- v" i" S8 q
30.     }
    
31.     return 0;
    * F$ m  l0 [4 b, B6 i% i4 g; ]
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);
   , \: _' ?3 e% M' Y+ p$ z
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   ' \2 e1 X. s. Y$ W  t! y" B  f' C# U
5. while(1)
   
6. {
   0 m9 O% B8 h9 h% x+ ]
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   9 M5 j/ r5 e5 l/ W
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   ( H- S- c/ F. N
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ) ~' J! X; P( j8 T. r; g: H
11. }
    ! H" I7 A: J! m* a" a
12. 。。。
    8 x& B% A4 @( e' A0 ^
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);
   . p5 D# d9 u4 Z
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ' R$ c9 O; c2 Z- E# N* I
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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. ...
   / F* N. O4 N8 r; E3 Q9 m3 l$ G1 p/ w
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   + q6 l& L2 ?4 d5 T/ S6 ^
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);
   ! }( t3 @! V! _! ^. c  V* h
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    ; _: y0 ~" U% M, A; }, ~
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    # R$ I2 m# z& y# g3 d# X
14. ...
    . R  T7 c8 A; Y1 b; x4 Y) `8 t
15.     }
    $ H; O4 R6 Q0 g
16. ...
    1 A- U7 T6 z) l& @" K
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;">
   1 W/ i  B7 [8 v- W. l+ x
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" \
   ) q6 y' G# O" }
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   , N/ `+ U7 Z: u, M5 {
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   6 Z9 F* r0 B# [8 t& s
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   0 P7 {% @) n3 |$ }6 s- v/ Z+ B
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   2 _) X* E; W  k/ ~' ]
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    ( T( h6 ]8 ]# a8 }7 M9 g
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    - t# x1 E' M) R9 l
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    7 a9 Q# Q: ]1 d( T# }
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 u+ I- y) z; Q! _; D$ O
15.     {
    2 v2 D6 N% Q8 P8 ^  ?' J
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" \
   * W, R  B) C( f! L% ^+ v4 c
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   1 j( J9 b3 j8 o3 f
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   9 `% m& P5 `6 l: X  A2 }" B
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   * h5 n' N  Z  H& z
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    , M; T$ ^( Z. m$ Z  K2 a
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 ]* |8 s7 U+ f' V' 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>

复制代码

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 r; f& Q8 M1 ?. J% Y

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
# x4 e% P5 @4 }; Z9 i6 q: y

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);
     K) P  H$ ]& C" F
4.     if(*socket_found == (~0))
   / a/ D/ k$ b5 R: t2 k
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ( ^% i( r% E. W0 j- M1 [1 B  L
7.         return -1;
   ; P3 o" Y+ \# Y  m* Y0 u
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    9 j' m( h/ x0 S0 g2 r" d* ^
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    7 E3 w' x4 ?9 _4 T
14. }

复制代码

' \$ M& E1 N+ b/ ^# p1 T6 D) ]
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：

& W# p5 O& P$ a( O5 ]1 Q
+ N5 A3 c, \, c. E+ l$ q( B

1. while(fend > 0)
   # D+ x+ @3 B0 c* x* q) @
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   7 }& U3 ?, z) Z/ P; k8 V
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   & ^. ^& H4 I  \, b  [- e6 y
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   7 a* f6 q. y5 w2 j0 L) x" Q/ s3 v
6. {
   ) V& M2 K- w1 F3 R! W# s, o
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   5 W$ F( D  T, C/ N4 n8 \0 x
9. }
   
10. else
    * d# W. h# N# i* ]5 o6 r
11. {
    
12. picture.length = fend;
    6 [9 T( ]; t( {; ]5 n
13. picture.fin = 1;
      i7 I0 v8 @& |/ b4 d4 R% E3 U
14. }
    
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. {
    . t  A3 B1 x% m$ j
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    6 K1 c) `# e4 z8 |3 L
22. else
    # z5 q  O2 E9 b  ~! i
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ) d# n6 @# L9 e+ m
25. }
    
26. }

复制代码

0 e3 `5 _: t9 S5 f3 DiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html