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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: |# U8 n% [8 C: Z6 ]/ z! D

2 h& R) E' E% Z3 E5 s# V" U

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。

" E& W: S' 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。

  
  4 m* F& P& f$ h# a: J4 j: p

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. {
   9 h+ b! m7 h: z/ E5 X/ w0 f
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   , s* A3 y& Q& K* i% {* t  t
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   # L# g& Z5 L8 S# b" {" t) `. n$ d
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   7 x2 }7 d, a$ f/ L" y
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   $ b& r. M! I5 d' n; [
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    8 W2 l8 s. g2 W
11.         {
    4 P: |" j, P, t& l  w
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    " l0 V3 [* _/ H( r( |; r- o0 g% w
13.             return -1;
    $ i, F+ H  Z/ n4 d$ [# C( A
14.         }
    2 I0 ~( {8 N! U7 Y, o& G; G
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    : I5 N6 {/ ?7 u8 ^: p" e  `# D
18.         printf("setsockopt error\n");
    " V8 Q* m8 o0 m+ c3 e5 i* d
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ; t0 K2 u4 j* h8 B; q3 L8 }" e  e
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    $ o9 w$ O, ^. R) h
27.     {
    4 ]4 Q( a( D! M# _8 F% L1 l2 M
28.             printf("Listen failed!\n");
    " O7 h% ^& J5 ?* Z6 L, G6 U
29.             return -1;
    % Z- ^8 |3 ^) _
30.     }
    $ e2 F: I7 H, Y* X. ~6 g6 R
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);
   7 J9 o# P: i7 e6 v
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   8 K8 l3 ]7 O, h
4. 。。。
   
5. while(1)
   5 M4 d. p6 E& H" g' E
6. {
   ' {+ C  v. J( O( s0 O3 ^
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   & S& j+ R* |9 E4 @; G
9.     。。。
   6 l0 I9 L3 a$ a- H0 n" O
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    $ G+ V/ M- w7 A: p; t( k
12. 。。。
    . v  |, E' j+ g* M+ H/ D- M6 F
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);
   8 F6 X/ E* i" y9 s( y. S
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ( Z. [4 i0 L/ x, ?
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[])
   + L% W: H3 N2 f+ `+ @
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   * I1 \0 @2 X1 W
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. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ; }; C$ J3 I0 C. |
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    % c) _" r8 ]2 L% u3 ?
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" \
   + g3 F( a/ d' }( B1 \) d  u
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   # R% e! k1 |+ D/ H5 J
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"
   , H. p- o3 c- B6 p- h) l( [2 `
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   . U/ v1 f& D3 u' `  A
7.     printf("preparing header\n");
   # b) A- L$ n) B& J1 x
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   9 ^9 }- M: j  w# ~
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    4 {& G7 C, k( j! R% ?/ m" \7 H
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    , n( b7 ~# @7 ^
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    0 s9 C9 o) o; F. B% ^, i; p1 c4 p
16.         free(frame);
    / {% m7 L0 K- q' ?- z0 _: ]
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" \
   9 ^" S+ t. w0 f, E1 ^6 ]& Y
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   - J  p$ K/ y) T& L
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;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   & i4 c6 A' V1 B9 J# Y
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    % t0 j, k, d) o1 V  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。

2 J; a( o8 M2 T

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
' E/ f' z, \5 i: j. ~1 t. Y+ v- z

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   1 r9 A- m9 K( u1 h/ z
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
     e- M2 y- D' F5 j, g
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   % l* V0 h3 V1 X8 j: a9 k
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ' p2 [/ n; z0 ?5 u9 M
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    . [! U4 M1 Q* }9 O% G9 P
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    " T: J  t$ x* v2 N0 |- H, Z
13.     return 0;
    / j  L, N  s- A* S
14. }

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- `1 x9 `9 R4 r3 q; {8 [4 U
- y: O$ [# H2 B1 |* O' o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：


$ c; H" C& Y0 {! |! V

1. while(fend > 0)
   % f4 U) ^. q- S8 T
2. {
   7 w( D8 m! f0 d: V
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ; T% @7 f8 a/ K5 _; o7 p
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   2 }- P/ s3 i$ u) o0 n! }, |5 E
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ( ]3 q9 H4 g3 N  K& L
6. {
   3 X9 f0 t. A+ s$ B0 @9 l' [( }
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ( _- c; \9 l0 I0 q+ [( C
8. picture.fin = 0;
   6 I( t* E9 j; k# R* R! e5 b9 `7 V
9. }
   ' g2 G) Q2 n+ k8 A, }) o
10. else
    
11. {
    0 }' A) \0 t/ h
12. picture.length = fend;
    3 a0 S2 r/ A: p  T
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    % r$ ?8 z2 z5 W
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. {
    & G) Z' \) J& m& P  [6 _# ?0 f# p
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    # Z& F, [  b  L
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    & ^5 X- J! Z. B" s
25. }
    & I( F/ S6 C( r1 U
26. }

复制代码

! o: d0 `' k& y6 o2 y0 [. S

% ^  l4 Z" @4 L9 j  I
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html