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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5 v$ O' |2 \2 Q0 {6 W6 `: |

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
( |/ D) w# }$ [; j  n% {- a

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。

2 D) R: u+ [% l, n5 \/ @

8 x6 P4 L, R1 @2 v/ v7 B/ [* d

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)
   " E8 t* L$ X* I$ P9 r
2. {
   / L  t5 e% N1 y6 J) p
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   2 P7 {* A4 c4 F8 }
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   8 a; d, _/ D' ?; l3 V8 M
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ' ?6 A( t0 w4 Z5 L! w- r) ]
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   5 P3 S0 f' e7 ~/ V
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ) [; [$ b7 B% l% j0 O
11.         {
    ( x- r, w8 @  C( D1 l7 S3 f
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    2 ^5 z) ~& |- f: ?9 F
13.             return -1;
    
14.         }
    $ t1 n# n5 v6 s5 Z5 J, f
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    " @1 `( h$ ]% h0 N
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    & `+ M/ L) I% |$ T7 y
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ; K* t* C+ D+ E" J7 V1 ]& H6 D
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ' B* |8 {: k* a, C, a4 [& z, \
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    & z8 {0 V! V6 m4 L% K, }' P$ c. a
29.             return -1;
    $ Q# j3 z2 l* C: j+ {% u* {: s1 \
30.     }
    2 J' t6 i9 u' X, J4 }! u# ~: x9 L6 `
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);
   4 d) _4 l1 |7 A
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   : V: Z+ T, P0 O9 N3 w
6. {
   2 F/ Z* s4 l/ h0 I' h
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   2 C& _8 {  I/ n9 ~. b2 z1 l! U3 N* B
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ) L4 l/ R, q3 n$ B
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    2 |( Y& g6 R9 N. C2 E: e3 f) }
12. 。。。
    4 A9 r. H- a: g
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);
   0 C) E* \+ s1 g! X6 W
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   * u4 R+ \+ X9 q  v8 l
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   , [& I( R2 G: Y% A
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. {
   9 ?8 J$ T' s, _0 z
5. ...
   - R" w( K5 g; _: c# I2 ~
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);
   & e; T* r0 S* _6 D" R- I8 c- p  n) j
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    * T$ g9 j) j! I% b! A
11.     while(1)
    ' p+ X. m7 @- q( b
12.     {
    - O. o/ p; h9 {9 d( @2 A" R# ^
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    9 k. K8 G2 Z! Q0 M
14. ...
    % {" P' Y9 W- ^* ~0 U6 v
15.     }
    - N+ r% @: r- ^7 Z
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" \
   1 h& [4 k" x5 H  F
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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ' R6 \6 E, D0 r7 [! m: N6 g8 r9 c
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   / |9 G/ D6 f+ \0 U+ j! c* d8 p
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   5 d1 j5 J( v$ b1 r' R) m
10.             STD_HEADER \
      `9 l: `3 r; ~7 t! n
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    % [# P6 Q$ h4 U9 i" f+ S& Q! A9 ~6 Z
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 e! M) a  z0 z* j3 p5 y5 ]6 T
15.     {
    9 W- Q$ n$ U) j* w
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" \
   
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");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   / u+ _( V# w+ C: ]! V& S% G" H
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   + W3 v# _$ g8 x& s
10.             break;
    5 U+ O. c  U6 N$ |% M6 s
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    8 b3 @& K& s  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)
   
2. {
   , m/ c, ], w% U
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   & _" L5 L5 J" Q" b" t
5.     {
   & |. {5 h/ H. I! C1 A* ^  M. C
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    . {+ y% F0 Y$ @: T: ~! G
11.     addr->sin_port = htons(port);
    6 x2 M( b3 H3 [7 N5 K, s: f$ ?
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    : e" P1 O  |4 s( Z3 C. P
14. }

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( l8 \  q; f$ K& S9 L. W( d6 F% f
4 }% d& t" w( ^" i. _+ w" C& F7 |: X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# c0 v8 c1 C! `8 l. D; \% A( O. |
) f5 H5 i, l- S' {

1. while(fend > 0)
   0 [. F* n, O- r& d5 m, j7 @
2. {
   + q' u4 Z+ S6 D6 s  Y% ]
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   8 x; F, w7 s& j, Z( I
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   7 o4 i6 F+ Y8 X' E' Q
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   8 m* x) k2 g0 `9 s
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    % J) Y% J" R% `1 G
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    7 S, M( E) e# `. H4 |6 O
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ; P3 A1 K. t! W' n: `" f: g
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    2 H+ I5 Z+ ?  c* e1 r! C
26. }

复制代码

  g1 D, C2 K" d3 E9 Q* `7 b

- w! a) }: d$ u. HiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html