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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, o3 |& C1 f& z5 D8 S+ I

5 r! F( Q* K) O. b

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。

" G% R* ?' g8 `( X# ]2 E3 k; 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);
   " D. A3 {) ?8 o, s' N- q
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   * e( j* s: ^5 }4 Q! K: m
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ; P7 W' j' _2 \, Z6 O
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   1 d5 @7 |* z! L$ X# E+ b0 j
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    " U' T: @" z0 M
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    & Y  e2 K) O) b! S/ U" n
13.             return -1;
    - q+ |7 n1 O3 }* v' @' @# Z
14.         }
    
15.     int on = 1;
    $ |: i$ R* u  \3 e8 I4 W
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ! v: G5 Z& w& n" z" ]; l; l3 B
17.     {
    ( T9 F: a* y1 N/ p6 z: P( ?$ _
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    * F7 n! w# B, t5 t
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    4 M# {) v4 ~' m4 ~
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    * q2 T& ]  k* S+ m  [
30.     }
    
31.     return 0;
    ) ^: m1 |( f3 V% C' p  q; U
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);
   # w, A& ]* M' G& V3 ^
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   5 e" h& ~0 O* P3 Y6 g& O% L* M
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.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    8 J8 ]3 z. B& v6 @2 F& A
12. 。。。
    7 H$ w4 b) [* F8 {# ^0 ?4 h! Q9 m6 y7 t
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;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   . n% h- ^  h3 z3 f/ H$ z
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ! o) X* C+ w, \* q7 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;
   - G* f0 x, {; [( I/ Y
2. pthread_cond_t pct;
   ( j2 l, A2 j& K
3. int main(int argc, char* argv[])
   ' S; y' h' Q2 `. [0 ^
4. {
   " |* P" ~& [" P" O& a0 i
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);
   " [# S: s' n. z  J1 ]/ ]
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   " z/ h3 Y( i) j/ V8 Z7 }
10. ...
    
11.     while(1)
    3 o5 Y) {7 h- k7 T& T$ v3 f$ t# @
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ! W# }) g5 w0 O/ C+ q  r
14. ...
    
15.     }
    & h( k& W8 d1 P* J3 |
16. ...
    6 I. ~" w5 n: @" a# {
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" \
   , I- R( r6 g/ e3 X1 J% h5 @9 C' j
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   : t1 H8 `4 k$ L, E. y
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   3 U* ~' R+ Q( g( l
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   2 e  L6 s- p3 {/ C0 h3 Y( ^
7.     printf("preparing header\n");
     i% ^  b/ ~% M) o7 v" _) t; {6 E& w
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ' @. U0 ?, K' w: t8 l
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    * a& v; x' q, k0 k4 t
12.             "\r\n" \
    : N" ?5 `8 U) v/ U2 O2 Z3 p& x
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
      `- E, @( o* j7 A
15.     {
    ' o6 K- i- `. n: d9 _+ p' y2 |6 O$ E
16.         free(frame);
    
17.         return;
    & G" a% @9 n# ~( M
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" \
   % S, ]0 o" b' J% m
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);
   3 V- |' a) T$ \; _
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   2 @" Y3 r" s  [' C
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   + i& `5 X& \; A
10.             break;
    9 U- U4 ~3 E# |
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , {8 U7 d* q9 T) |( v6 `
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。

* i. B0 [# P0 P2 @9 v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)
   
2. {
   ( ]' |. S% R3 k" f: ^
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   8 ?; g* s% s6 N! a; {
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   6 z* Y  w+ U1 F6 z$ {% V
7.         return -1;
   
8.     }
   . {' O3 L! X( Z0 y5 q$ n
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    7 Y: I3 h$ k; J
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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4 k$ T0 t1 D- ^4 s# A- J" g
! |- ~: @6 r  ]7 v' |: O" o6 x9 j1 i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：
6 n/ d3 h& q4 J5 d

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   $ u( K9 Z3 W# F3 n$ n" s  L& c
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ( A4 x4 X1 t* S' u: J
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   : Z) n$ t% N$ K8 X: f3 e. `
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   $ R, m- w) l+ c" ~; Y2 f0 m+ h
10. else
    & Z0 a2 a' E6 j( h
11. {
      C( j6 g' t  y7 i* d3 Y5 E2 P
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    - q! L. a) K) s" n
14. }
    , x! r+ b- A5 y9 P7 m( k
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)
    ! k: B) N: H% ^( K, K% }# s  I8 F
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    : y$ ^; h) S) Y, _, K, f/ L# y  U
20. return -1;
    
21. }
      \% C3 s6 e' P' e' I
22. else
    
23. {
    6 j( k( q) P) k# V7 I+ r
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    2 f0 e- @9 q+ I; R6 J
26. }

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