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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. s5 C" r/ o, g3 w2 e
/ e# o; @7 O7 h: b. i0 m9 ^- |

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。

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。

5 [" P. x" m4 e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. {
   & Y* X" v8 U3 o
3.     struct sockaddr_in servaddr;
     @5 I& w( I$ ~: e1 r. z8 @
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   6 `; ?% T' [6 d- j$ A2 H8 b& z
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   1 o* C% I7 E- n6 E2 L7 a3 A
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)
    
11.         {
    * b6 X" b. z, d
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    / Y; V. W* Q. f3 X+ F  c
13.             return -1;
    
14.         }
      j; Y8 S7 R+ M# Y7 U  f
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    * @5 U0 r2 S+ m! z. d
19.     }
    + S9 L1 X8 p2 b- H" F
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    ! t3 c1 `; A* i3 u3 w2 |) o. c# u2 i9 ]
22.     {
    ( v; t( P: I* X4 u! _
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ( d+ S7 W4 m- F4 {9 }  K- K; C5 ]8 R
24.             return -1;
    7 _7 s2 \- V: X& K
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    ( N/ ^( r  o- r! H  i0 s2 V
28.             printf("Listen failed!\n");
    
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);
   : g  f$ Z" Z+ v" q7 D2 r+ ?
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   1 M/ W7 e5 X6 `3 H2 ?
3. {
   & P/ f; y: @* X' Q8 Q3 s" V# }9 O
4. 。。。
   
5. while(1)
   2 d' s5 W- I; T3 E& K5 S% e
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   , A( [, @* u4 u1 w5 ~
9.     。。。
   0 d3 q3 q7 ], e& p
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    * l* x! e. a/ |2 {
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   # q% r% m  |6 ?: u% ~. M
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   3 {2 B9 ^9 {' c8 i$ b4 X# x. i) W
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   
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[])
   ( Q( H  s1 u" _% M" l  c. P
4. {
   ) K) x# P2 m5 ^9 ]2 }$ r" E
5. ...
   / `* W5 ^+ S# m4 C2 q
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   : B6 }: ^1 b" ~; C6 }4 r' V4 c9 ^6 s
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ( i% j5 D: Q3 M* Y+ Y4 C
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. ...
    4 w5 H- |9 P; X1 W1 A: \
11.     while(1)
    : S! t3 \8 }7 m7 p! f
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ( |) b# ]) y( T0 p/ u& r$ q4 l9 I: [
14. ...
    ' Q9 \/ k& F0 Y/ k2 M
15.     }
    0 I; M2 v( K0 x# K
16. ...
    : u' \( H9 ?% g) W9 N. h
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;">
   - u8 O- a$ q! Q4 c1 `
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   4 c7 r) P9 c/ m' j* `+ V
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   ) |% C: G- {  V4 T4 j2 D- j
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   3 a7 D" n% [( K* r2 O3 v% j4 s( U
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    3 E4 a# n1 j0 j3 d% N( e: H
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    ; f; p' a! R4 O5 V0 B
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" \
   % f4 t2 e* `7 a+ B, h- u
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   / N$ t+ c5 A1 G3 G& S
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   5 O( }3 e" @1 `5 E( U7 ~+ Q
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   2 L- ^: x% I# K/ u! }
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   - T5 S& P. f, ^; q: m
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    4 h' p+ L/ c" j7 u* a, L
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - ]  H$ W! `: P9 B* I0 h
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。

, i  `# V/ A1 Z6 l$ j二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
$ M; ?  p/ x* O; k# t) k/ c

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   , a- Y" m' X' |/ Y( A& v" P* Q. }
2. {
   $ {5 M, [5 z9 \7 A5 b# n/ g) Y
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   5 h6 [2 d  F( s3 T; A  m1 O. s# L
5.     {
   # x3 R$ W8 p; s# `& ^
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);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    + Q& Q# D, L0 \
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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) ]8 z0 }$ ]  q* Y3 `2 T; j# Q, k9 k  U
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：

. P4 i* k- W& ]& O4 Y" D

1. while(fend > 0)
   # ?+ N6 f1 R* D& c! l
2. {
   
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;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    5 ^! o8 A  c. z$ k0 G% x. }% q
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    & w# p9 |. ~2 v
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    9 u8 _) C, ?3 M3 Z) }' x
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    , i6 F* \2 G2 c1 Y& }- J( z
17. if(sendbytes == -1)
    5 _% a7 e& w. p0 U* C1 y
18. {
    6 @2 s& H/ c6 D4 C2 [
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    6 c- f, M8 y& [; y% m7 q7 ]
23. {
    5 O3 e4 @4 W8 E
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    , r! g7 Y6 P$ r& m. X
25. }
    : _/ P% G2 @; M: X; R+ f
26. }

复制代码

: B6 H% y2 m, n

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