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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6 s" [) X0 J% a) A
9 A4 ?/ B9 J* X8 Z! 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
8 R/ Z) d: h2 l  @# Z2 o

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。

6 Y; i. V" ]+ L* Q

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)
   
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   7 \& o4 X/ w6 h& \8 ?( ?, k$ w
9.     int ret;
   , ~& y7 K6 {. }5 ^! J
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    # }9 ]  J5 E; E+ I, U
11.         {
    / P) M* `, E4 e0 Q! L! ]. h
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ! F, q& ?& Q/ |6 t! Q
13.             return -1;
    
14.         }
      A- n3 l0 E: o* Q" b
15.     int on = 1;
    1 q* K0 S5 z( _8 v* `
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ! q  [# G9 r  G# l
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    . t8 F9 _; e8 x; @! Q/ x0 h% Z
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    . W1 C, Y. }* d/ F; n  `+ c. K( B
22.     {
    ! q" }6 x7 D& j/ R' A. J5 ?
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    2 e5 s( u2 l( j8 b( a& N
25.     }
    * W/ Y& p  z, g& y0 w7 T
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    2 F$ g% v/ S; d0 }& i: S
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    # Q# D  y5 u8 U. A! V
29.             return -1;
    
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   0 }& |4 M6 l3 d5 z7 J0 h7 o( t
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   " o* X/ M6 o# \' d( C" m* g4 A
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    9 ]5 r/ ~" Y' @' a( s- Q! @
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);
   ) `) s. T8 s* `
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ) J/ u* w  Y- l3 h* j
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   4 [* K. p0 @7 l) F% G2 A5 |; G1 n9 t( P3 A
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   4 }% a+ u8 g5 _8 Z( l# Z1 L0 d
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   2 ]4 X9 G  V+ L
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;
   # r0 K7 X/ u0 b9 H% h
2. pthread_cond_t pct;
   & P- O/ x  Y9 c0 O; O
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   + W4 k" c. S2 w% w0 |3 P! ]
5. ...
   : }+ u; B) a: X
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);
   : ]  _% n! I" U" ~8 F. Q
10. ...
    " N) I: W& H2 m8 J5 _
11.     while(1)
    
12.     {
    2 d. f/ {/ }( ~: r# R* k  a
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    * w# _! A8 T( [9 {7 v
15.     }
    0 x: y& z5 E5 n
16. ...
    ( {0 J& n/ t& R7 U0 s; b5 Z
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;">
   1 }- K1 K2 Q: k2 a. a, a" b
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" \
   + Y3 z# @/ o5 h; j( t6 J+ h9 _
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" \
   ! @# }! S& t9 _$ x6 Y
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   6 e5 F( q% p! v$ t9 ]4 I- R
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   2 Z3 i& i' L# a3 w% Y
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   5 t: D) [$ F1 e6 \
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; B$ j# r* u9 M9 b5 @6 l
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    2 u# D: G1 W; X; s. W7 M, x  k0 {5 @
17.         return;
    8 E4 k) k1 l+ }/ ?' U1 P
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" \
   5 h7 i4 P0 B' r: ?0 G3 I% J
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   + E2 r  r( ^( }# a
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   2 Q; f: a5 h: P9 ?1 D) l8 Z
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   * `. H+ d1 _/ f, F" F
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    7 D( W7 o; `# b9 K& n/ X3 A
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    6 G7 R$ _% `; t0 E& v) J  Z
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。

; j& ?; s. A8 s4 x

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
7 ?! l: |0 D. D: q2 [2 p3 `4 X

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))
   
5.     {
   6 z4 G1 E( q3 B! N7 x$ t
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   3 J! Q* t  }/ E: @2 V
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    $ @8 P# m$ ^8 d  @- m& N, R( O
11.     addr->sin_port = htons(port);
    3 p$ |: {$ N& `+ Y
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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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：
- m% L# u0 [1 p0 q

1. while(fend > 0)
   
2. {
   # w: r8 u3 o2 N9 L: ~' p( T( l
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;
   : x9 @) P9 y% v) ^1 z; S0 y
8. picture.fin = 0;
   - u8 }$ M- A+ z/ e. e
9. }
   
10. else
    
11. {
    4 |7 T# e) Q, u- m6 [% @
12. picture.length = fend;
    3 J' P, v/ Y- N; r* m* m) R) |
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    1 ?$ w: y# N( A( _% l: }% n6 `3 i  J
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)
    ) a$ }: b) j5 O* _& O
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    6 C" c% @) o2 G) Q9 ^& F
20. return -1;
    
21. }
    8 e9 }( s: [- E3 D* y1 K, e
22. else
    7 p# A3 V0 \2 h7 n" S/ a
23. {
    1 O0 w5 |( \5 y0 M3 A
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    . {. O6 E6 q: A4 {9 t2 K
25. }
    2 L8 a  v( O: d# i+ v
26. }

复制代码

' P, `1 U. {/ ~- G/ {  N1 K  K9 h

+ ^9 v! q1 n' p2 d: p* c* o
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html