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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% n& L3 b2 N' w8 q1 H
' h/ X" U/ w, ~5 E- E% E' N. {

9 a0 `0 E. a! {" t

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
& Z3 ^* L, P* S# ^  j+ v* n

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。

% W) u$ `" [6 y0 o

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。

  
  - w7 N3 f$ b! R( i3 }8 s3 x

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
- d! b( h( Y$ k0 G9 e3 B

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;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   8 L7 |6 o/ K, m! N
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   + r6 E/ U6 E/ Z& G; p
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   5 t' y/ q0 z7 r  s
9.     int ret;
   9 J0 ^. p. V$ n& o. I
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    ' I0 H" r3 Z) `5 L8 `3 \4 G  K
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)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    " C/ b" [9 b0 x# s: U
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ) n, C* i/ U9 G8 u
21.     if(ret == -1)
    % m2 w0 E9 r4 C4 c9 c
22.     {
    % e1 }7 S# V# c; B- V
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ' u+ ~& V2 W* E7 h
24.             return -1;
    3 e! n/ h* O0 o; _
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    , B4 U7 ]! ]1 V! ~0 a8 H+ v
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    " j; x  o; ^- J, I$ F: g' L6 x" \& C+ z
30.     }
    6 W# g. \* x4 T* O- X7 p
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)
   # @9 ?+ ^  \; K( \
3. {
   & r( g* c' h- l
4. 。。。
   
5. while(1)
   " h  Y5 U6 E# Q+ ?9 }  r
6. {
   ' F  {2 N& q. t2 V; U( j
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ) i& T) C7 T! t; w( H4 y0 r
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   0 a, l; O% C# F0 _3 n) s! G/ _) _
9.     。。。
   
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;
   5 _, ~1 `. z% B4 u* h: U
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ) R& \$ b) p. |0 q5 w# C
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ; p# T" Y- S5 H
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   3 ~/ O' ^; p; d; K, b% Y  _/ B
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;
   , h8 b. L+ P( J/ x
2. pthread_cond_t pct;
   - q$ H: ?( P4 c  v' t- r. {+ X
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
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. ...
    & t: T. K  |1 n) F% I9 t3 |& c( y
11.     while(1)
    
12.     {
    ! I& L: s3 U6 y8 [# O$ j
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    ( m! |  P4 h* _. n. k; `5 v
15.     }
    
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" \
   : H# d$ n. w! R
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   4 f, ]" Q0 N- m7 U2 C3 }$ M
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" \
   / X4 C) _" S6 m+ L
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   3 i4 u6 x/ T; r" r5 f. s" V
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   4 i. [* ^' y' X( p0 H7 K
10.             STD_HEADER \
    9 A+ [) }. r, c1 E: K. R  b
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
      y0 i% l0 `* ?1 i1 C. @0 T
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 s# v/ `( C* a/ T% _7 C% `$ o: ]
15.     {
    
16.         free(frame);
    3 W( ?  v) d8 Y, m6 C+ Z( k" U
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" \
   
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);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   " u6 J. P' s' ?% V3 r+ F- ~
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   7 {: z/ \* o+ V9 ]
8.         printf("sending frame\n");
   * j/ u8 w8 C( J1 r
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ; M  h# l! x) I) z
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
      R  u$ a6 Y, i! ^6 L+ T. l6 r( B9 u
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。

, A* |+ U8 r7 \) {# M# a1 m1 O; u二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
) R$ I2 u+ i) r8 H. `5 A; U" Y

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   2 Y  [, R5 g$ B5 @$ L
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ' R0 V3 f  ^; V3 c9 Y, ]2 ?
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   4 }) `% d* ^' |: I% L. Z) @2 G
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   * U+ y# g5 V$ n+ @; ~. i
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ' n/ r# w+ |/ c* _8 s
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

9 ^2 k, l, Z/ F* M% T
8 z$ ~1 A! n9 A0 `4 _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：


1 J& f/ O0 y' [6 V

1. while(fend > 0)
   5 E" F! K2 n1 p; V( C" I# |' t- ]
2. {
   % y9 W' O) U5 @6 Q
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   0 ~4 `* p4 J% ?4 f5 s; ^9 L
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   & d: X( C) f( y7 X
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   # d7 Q# D7 C! R+ r& c$ l7 S
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   * V- F+ I) \9 k. P& A/ }. Q, q  D
10. else
    , l! B3 X- ^7 M9 C& F$ O: d
11. {
    
12. picture.length = fend;
    / ^# r+ n) v( U! M. g0 M
13. picture.fin = 1;
    2 N8 \1 L0 ^7 d, f! s
14. }
    # {( ?: [; e- B
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    & l( Y- K6 z: l$ C3 m6 w; b& E1 m
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
      x* S* }" f1 U( B8 _
17. if(sendbytes == -1)
    : h9 @% f% Y. ]/ m
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ( w5 K, C- Z: m* Q3 p) X& R# \
20. return -1;
    
21. }
    # y* e& z4 e4 [3 w+ L5 r, A
22. else
    / H2 [# y: W, L0 F6 C, [! c
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    * i$ G* {6 N7 h* j) H
25. }
    4 S* ~% }% `: Y* c8 ^( t
26. }

复制代码

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