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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" U. g, k$ }! f2 l7 t
- O  G0 t7 o% L7 ~* S

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
  E9 b1 [% R2 a- J$ h! Y7 y1 b: K
" K5 Z0 y: `" m1 A+ [: E' Q

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* ]2 H2 B$ Z! V) Z

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
8 z2 c7 y8 S) w$ Q+ l

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);
   + K  y* C6 P8 y$ q4 x9 r
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);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    7 m4 k) @" _% H9 \9 M: g* C, z
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    . M  X1 t7 P( @, W& i) b. M
14.         }
    $ Z3 d) I! h, l4 m8 B
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ( |  N( I8 v* Q" y
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    & ?5 p0 z! q+ n- O7 P7 ?) {
19.     }
    $ i1 {& R7 B3 `7 e) Z& S( h
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    - M/ X% \" Z) a+ h7 \
22.     {
    4 K$ R4 C; V  Y2 r4 x  u
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    7 A+ \' T; O$ z1 f1 Y8 a
24.             return -1;
    , k/ N1 F' @% I) T' J
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    * v+ d+ O# B* N3 k- Y
28.             printf("Listen failed!\n");
    4 k% q+ _+ F3 j
29.             return -1;
    1 l3 m& q/ g) L. j4 C1 {
30.     }
    % {* {# {; y( i/ N5 b6 N7 B
31.     return 0;
    ! n* L- Z3 _4 r3 v7 X% H
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)
   - ]' g! y$ @& y) G* ]
6. {
   1 I4 ]) z( Y: M
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   . i6 G3 l% Q5 Z- `1 ?
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    ' ]; ]0 K. o! g6 j6 I8 N8 P! N, a
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;
   " O6 F9 r, O5 N4 @
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   : J7 Z% f6 w: l  K% e
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   % y% d* ^+ L5 F
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;
   7 m: i" b; G6 b: z2 i4 N# w
3. int main(int argc, char* argv[])
   0 K; o9 b  Q# ]) W# ^3 Z, Y# M
4. {
   
5. ...
   ; C3 ]. h' ]+ g8 g8 x2 |
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   # f1 h8 N2 ^) V- X0 y" d) Q) l/ C
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. ...
    2 _" v' Y3 M! L! z2 L& t
11.     while(1)
    
12.     {
    # v$ g' h% z! @3 l0 R) n3 I
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
      [2 c% y' o9 ^0 Z+ K; B% M* O
14. ...
    & i" K1 R; b( [5 C: @4 w
15.     }
    
16. ...
    # t, r5 y- X) P( E9 M* u# w
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" \
   
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" \
   2 E% ~) \0 q4 D% ^0 |$ ^
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ) D& M0 Q; g; Y
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ! E3 k! S( O7 b2 }* P* G/ w
7.     printf("preparing header\n");
   . T& T3 n! G3 S5 B! B' }
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    - ~" w$ }# y1 K, o3 z
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    8 Q; I# C9 X) E4 N- D
17.         return;
    ' s3 V0 k5 `, B" G4 e
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" \
   , `( ^' L( I1 k% F6 l
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);
   1 H. ?& a9 w" K- j$ S
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ( ^' d8 ^0 Y7 H9 l
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   7 k/ x3 Z! |# b
8.         printf("sending frame\n");
   5 L* r* o! y& A% n( }  J2 j- m
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    9 N- s9 F  R/ V! ?) ~. v
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # `% G3 u$ o# y
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。

: r# I3 U8 y4 y( X% P7 i5 s

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)
   * \1 w% u* R0 H0 o' _* C) ?
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   $ d" m! s, H2 C1 L  ~: d5 Z
5.     {
   ' U8 N, f4 u% J& g  b5 ]! m
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   : l' y- L# y( {0 v0 P$ P
7.         return -1;
   * R6 U) O$ I9 \% K; E# E5 n: a! }
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    & K8 \8 i- E* F9 H: v6 F# U
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

$ ^7 ^0 H% M# C" g8 F- }- ]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：


7 _# [# K6 H/ }* ~5 p

1. while(fend > 0)
   1 M1 F& ]! N/ \2 d$ k. f% G1 s, p
2. {
   ' C! r4 G* P/ U3 j2 ~' B
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;
   4 U4 Q3 `! h$ `6 ?! J+ ^  W
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   ' x2 i# Y1 m% ?1 T' H# _' ]* J
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    0 o3 X. Z- z/ F2 q% i
14. }
    ; x8 U- C, ]7 i0 `, A
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    * p: u7 \$ [7 E% t& p( c. p/ L  [
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    . W) s3 v# S" d, ^5 v
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    0 A) c+ ?3 t5 ~# B+ k
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    - d( F/ }1 q# I& L: ]9 l9 k( C! j
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

# F, _' R! H6 V1 U

- `( u9 E. R- M2 U: {
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html