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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7 n6 Y% d: P( |+ @7 J4 W3 W
5 `, P1 h: G, \0 v

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。

1 Y! }7 N$ C  B) o" \1 ^; U3 v

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。

. f% X; L% ?3 c1 c7 X% A/ c" ?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. {
   2 r9 n0 z# U( X% U4 U2 ^# c. p
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   6 c7 h0 q0 @- L7 u; Q8 O6 ]6 c
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);
   * V. {% H( I+ k9 Q  ~# V
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    % b' y5 o9 C+ g5 F/ k
14.         }
    & v/ }' z! R, c4 K+ V* c
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    6 Q6 S6 O9 `0 s7 {# J+ W
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");
    2 g# ^" V6 ~" F9 B
24.             return -1;
    + R. H* O8 D, C" E' A
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    ( Z' w2 g$ B5 G& m; y+ g
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    ) E) l$ T$ ^1 w) c# y( L
30.     }
    
31.     return 0;
    3 N2 v8 O  z* |! L4 o
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);
   ; h: e, _1 W/ W, [
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   7 A3 k7 X  `2 P" b0 @- m1 P# N
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   1 E0 u' ?  n* g7 `: s
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    5 r, @- i' c$ g& q- r2 U7 x" J
11. }
    ' `& z0 m4 B, S; V
12. 。。。
    8 K3 ]1 J6 q9 y3 l
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;
   8 @* ?2 i$ u" p8 Q" a
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   % }6 {1 l& Y# `* I
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;
   $ j# T/ D) @" Y) [/ z7 w! O
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   + O+ Q: N4 s. O4 Y8 Q) _2 b
4. {
     ]2 T" k: s7 x+ I1 S' V
5. ...
   - b- C4 d6 v; u2 [2 n: A2 V
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   5 e; ?9 K! g3 U( |$ ?
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ! N% }. O5 J; Y1 A5 }* B( G& X
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ( @" {6 r( N- V- z6 I1 o5 |+ d% f+ b
10. ...
    
11.     while(1)
    # A- `! I3 B) h# X
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
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;">
   % s/ J7 r, G: Y% A: W# [
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" \
   ( E+ z' g4 D. ^" @1 ?
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" \
   " c( o1 Y9 Y4 r# L: f  l* h0 B
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   ' a" _+ Q% l# h0 n
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   * f. a; u! F9 H8 r- O
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   - x* i: r. s! J+ q/ }
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    : Z3 Q# f0 c) V/ W6 m# R
12.             "\r\n" \
    9 p& F1 s! H4 `5 g
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    # m* h8 b# w: y5 S0 F8 G$ e
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , h6 I, a2 Q5 v* J* J
15.     {
    + x* I; Y5 h' p0 Y+ a
16.         free(frame);
    
17.         return;
    1 E/ b; K1 D+ N
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" \
   $ S6 {  ~0 [: \
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);
   ( i( B$ s$ |/ _5 D3 j
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   4 D; G; U" J( Y, A% A# l( h! P. X
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   4 O5 W3 }% ?- A4 X- P6 f
7.             break;
   # j2 C+ R/ U: s/ \4 r8 j
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    4 ?& g. e: A+ v& b* a* j
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ' ]% r7 x, D9 Y) \% }- z: 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>

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。

' i2 Q! C# z+ ^1 s: h

4 Z+ l- t/ {3 U% C) z0 P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)
   : I9 j, n2 P) M- A$ A# ]# h$ R' i
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   1 ^. K! Q( d8 a
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ' ]$ v, c& h  A* {$ z$ e
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   8 ~8 Z0 `6 ?! j8 E) Z& O! O. T9 [
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ) U9 U( h5 k* n4 }! b5 k
11.     addr->sin_port = htons(port);
    . Q  a, @8 B9 |# Y$ q0 d1 [
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    3 Q+ c! `/ W  v4 S' S/ k
14. }

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# w2 t& E  G) w4 w8 s
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：


3 z3 U3 g" k6 u2 V

1. while(fend > 0)
   
2. {
   + i$ E( F5 H& |. i! s
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   9 f% R: j0 T" [3 r# y) Q1 O# M' M5 M8 F
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   % c1 y) W- _& X( d! [  g8 ^
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   $ B2 j, @1 g/ U! K% ]
9. }
   
10. else
    
11. {
    ( t5 Y* M1 s4 E/ {. Y4 o6 h2 w
12. picture.length = fend;
    3 P. {) t4 [0 j1 r1 D
13. picture.fin = 1;
    - S( s+ T: Z0 [, N/ ?) Z# }/ E
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    * k: l- f# ?5 O( y2 ^, v6 q0 a8 q0 ?
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
      x- v$ }1 a/ {% G$ W
17. if(sendbytes == -1)
      s% Y! y- T6 J  g1 q0 c1 u0 L
18. {
    + d* g- M3 m. Q/ R8 z& M
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    - i( r6 `- Q1 ?' n7 G
21. }
    
22. else
    
23. {
    0 B+ z: y5 p- ?& {3 J
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    % q$ A: E. ~4 R8 T! A' g3 [/ Q
26. }

复制代码

6 J* @  h6 W- V# C; J. f0 Y

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