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 @! R2 M4 }% ^. F

( [) `  G. C! Z5 ^" z

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
1 h! V8 g8 ^* F# T

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 r& S1 R& J* |

: A7 E8 }3 b) [. r5 J6 _! 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。

  
  ) ^- J( Z& `" @1 t5 a: l

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。

# J! \( H  |/ @  d5 ^% O" R3 Y/ I) }& L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.     struct sockaddr_in servaddr;
   + H5 E6 E4 {+ F/ O! m6 a; y9 L
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   1 L9 @7 R  u$ V! Q" a" b0 j- T
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   # d9 U) ~1 w/ z4 z1 b% y
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ) Y0 V- H4 r3 a, ]
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   $ R1 G6 A; @6 l  K0 ~
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    4 R$ k5 A. o0 X. {  S
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    ; K2 f5 s# |1 _% V
14.         }
    ; y  h+ s, i! Y$ G' O
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    % g0 ]- W0 G- Y8 ?! T. L
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    ; ?2 s  Z7 t% G) r( y' v" F/ R
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    9 B& U) g8 g5 ~" z/ I
25.     }
    , F3 B+ Y) x4 L4 r
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ; J8 u% i3 h8 i0 z$ g
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    6 ^. I+ V* I+ Q4 V
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)
   
3. {
   7 t: Q8 B  a% x
4. 。。。
   
5. while(1)
   0 P. b1 L! N! Z& e/ Q' o6 [8 X' I
6. {
   ( o% w6 @! P- J, M( {
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   2 L$ N" ^3 m0 m* v" C# n( E/ P
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   , w) ]1 u) V1 N
9.     。。。
   ! e& O  k* Y" q3 \# ^; e
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    - R2 b+ _" [( `; |# c
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;
   1 `2 }# p/ c/ J& `3 }* P3 u# d$ B* g
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ; {( d8 \; o! N5 G
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   4 c" F- y5 e8 L3 t2 T, e
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;
   : ~) Q& c8 |& z) Q" m' Q/ R$ E
2. pthread_cond_t pct;
   ; V9 d4 i6 Y! I. x( f2 g
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);
   ( r# ?/ q* h8 r$ t. `1 B$ |
10. ...
    0 m& q3 T  X( f. O0 `9 }
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ' P+ V) P6 }  ~% E$ b
14. ...
    2 j7 Y* {- T6 S3 V8 P
15.     }
    " L  [9 y7 ~. W
16. ...
    + s7 H: _, l6 X# x
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;">
   & P4 w9 v3 W4 V$ `  v
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" \
   
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   4 w7 k8 u! O9 A( A% f& t
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   3 v1 I4 Q& G2 R: u/ @& v# n& ?
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   3 K5 ~5 D1 C, [" f& l$ e, V+ S
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ' w" y* m# A/ q2 B
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    $ P0 B8 a2 {# T, a) u6 Q
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    : \1 m! R4 X/ O- O
15.     {
      ]. c! ^  N+ j/ Q& `9 J! S& w
16.         free(frame);
    8 w! Q) v- Q# d( N! H
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* g+ \# i& B5 k+ ?( y6 A" n
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   1 W" q, M3 j/ p+ _. t% p7 X0 _5 R
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   % p, c& t" I2 U9 W8 V. k: ~
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
     v2 t* V4 R. X. I
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   " U+ W) s$ t0 e# O8 a" q! G
10.             break;
    8 w' h( ~0 R- W/ r1 {
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    " U( y/ K, y( S( w% G
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)
   4 w: S* o7 f: D  q6 V$ ^9 w
2. {
   1 ~1 |  x' N6 V
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   9 I7 \- U3 _  c, j) R
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ) @* ~9 X1 k, ~, B+ t9 M/ `
7.         return -1;
   4 v0 l6 ~. A, ]8 |) U  @+ w1 P
8.     }
   ! z$ n. H- R$ Z. B
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   7 {5 G& X5 c1 h9 i
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    * n. \% t, W# \  g7 ^+ q8 p
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
      c3 \1 l2 t, c- n
13.     return 0;
    
14. }

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5 }, z, f/ Y0 V8 \* ^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：


* z! v. X8 l1 ]8 T5 U

1. while(fend > 0)
   / u4 E$ \& T% B
2. {
   1 x6 q4 u. t8 H& j) B( |  v* |
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   - G. ?$ I; F: j) v7 V
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    ( O- j# Y7 S" S
12. picture.length = fend;
    2 [- k+ n/ b: N6 D2 P; ?# q
13. picture.fin = 1;
    5 {8 G3 o  j- L! {( A1 r2 i+ U. X1 z  P% e
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    * b& T+ u( x; w" W: A; {9 b
17. if(sendbytes == -1)
    . ^' o2 w& C: K8 s1 r+ ^
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    6 ~: ?) T. T# G
20. return -1;
    $ l+ c) S4 _- Z, d+ h
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

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