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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; c# i5 \% X' v1 D; B. }# _' c
8 V, r5 b  ^, e# x, {. I2 n

' r& v% R( y; X1 S+ H; c; q$ i

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。

9 L) G. R3 b; U

) N! W+ U. |# a. w$ X3 F( h$ A

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。

  
  + h1 q0 l& p* t( O& x* 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。

! H$ _1 _' {: K一、HTTP网页服务器
+ l. }: y' c3 r

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)
   8 A3 U& R5 H' l: t
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   , l9 f4 }7 g  [; Y) i" G# R
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ' ^. C  z) z' S- x/ C+ \; e
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ; q+ a7 D7 Q0 q: t3 M1 x; R9 a7 G
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   2 \  x3 O! U/ X$ g$ W
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    : G2 X5 x3 B2 A+ h( e% V
11.         {
    3 e9 e; ~! A: n; S1 t! |
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    : v1 |- @& i& D5 w$ r; T7 K
13.             return -1;
    
14.         }
    % c9 R9 q2 D- F6 T: \
15.     int on = 1;
    1 g3 h/ i$ H* S* }4 \, N0 `% `
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    : ~9 h0 r$ S. q3 A- b
24.             return -1;
    
25.     }
    " c6 l' p1 i) d4 g' _3 q: b
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ; z* f. k& |& y; u& k' i( S" M
29.             return -1;
    3 l/ v; s3 P, D. t, R6 ?3 m1 R% {
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);
   : w2 ]' j6 ~6 f& i
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   5 ?5 Q: Z. ?: s: U, d, U! w% X
3. {
   
4. 。。。
   8 l9 A, B! }. ?/ S: `' K
5. while(1)
   
6. {
   ' w8 v- e7 z' Z
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   3 j' {& Z' X$ r( F9 k  ~' b7 Q
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   % s% L( o. Z+ T3 r0 f& L/ o
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);
   : n, n1 T  M: W# P- o( X3 P
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
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;
   % `4 A0 F1 B7 a5 R+ Y2 C1 Z0 {0 Z+ K
2. pthread_cond_t pct;
   & ~5 ~# K9 A* o
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);
   % e, K0 |7 Y) x: |( T
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);
   - X+ z) H" J  w  p: i) b, ^
10. ...
    ! K# ~+ `1 B6 n  P
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    , Q/ @9 X/ g& ?0 z4 c; k
14. ...
    
15.     }
    ; l* J$ |  X( W2 O
16. ...
    ( X, O, ]) I- l+ j8 ]+ O
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;">
   9 V$ j+ e' m7 Z, [) q" m6 ]7 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" \
   3 w" S1 X* R$ I# O8 n# F" k& J. i5 O
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" \
   / _& a, _0 C' h1 Y6 H" G4 h
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   6 \0 b% u% s( b/ r3 M: |6 e
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ; E* Z3 k* v. Z$ ~
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    4 \1 r, I- i' t
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    - F( @$ f8 Q. V0 N) G: t
12.             "\r\n" \
    3 E7 K5 {$ `: l. d- \5 T, i1 r5 l; d
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    : U1 X7 w& L) }9 X) s3 i
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 U% |( i7 p/ i4 x( @
15.     {
    
16.         free(frame);
    6 }3 y0 H. i5 G4 C' ?3 J, G% D
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" \
   , `# E! u4 G$ f3 r; i! m# T
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   . v+ K3 A4 p. f# M: `( N9 Z
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   $ H& V2 e! v1 p
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)
   ' Q# F7 w9 a1 p; E
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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>

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。

4 j* u$ y- {3 x0 _  v( H

# [8 r- e6 E; u2 f$ H) C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)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   , \' B9 c, {, R6 J( w: h
5.     {
   6 T' s- @- }; ?5 o* B( E2 t
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   3 w6 Y6 p( p" |9 J/ U& G# _! T2 B" E
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    8 I7 h3 B) Y- T1 z6 q
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    + j- O' G3 j! _& J5 |
13.     return 0;
    0 _& q9 O5 |! [  W( c0 b$ K- M
14. }

复制代码

) u' I* y- K- u* L# ?
0 U6 z  x2 S9 \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. while(fend > 0)
   " F1 A4 ^) m) k* i& b
2. {
   0 l* L/ R% Y& {; M5 s- `
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   , O2 ]' z  K& ]3 X8 e3 D: ^& W7 M, v+ q
8. picture.fin = 0;
   . I2 Q: W& s! A8 w  r
9. }
   % v/ S" O5 N; o5 \9 L
10. else
    2 g8 c  ?6 h" Y! l
11. {
    2 _+ x2 H/ ~' A
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    5 e) F8 J" w3 [
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    % q  S8 ^3 O6 e- N2 r2 \/ x+ M+ I
18. {
    9 g/ l$ A0 Y4 h7 @$ c& ~; J; O( h
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    9 k$ H. v! V- `
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    " q0 U. U( g& E! ]  b- o7 I0 Z7 u
25. }
    
26. }

复制代码

% O. d  R& Q- ~. A  ]; R2 H# s. s& E1 z
+ M: |) \' m: `/ |, h, d

# J' T+ k' V! U; J
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html