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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4 U% W$ f1 x; G: g
7 d0 v' i% d8 g; A

* R& P2 P$ y& \& C

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 _7 B* d( h* a% p5 L. s
/ G; l- I. ~4 j6 D" u1 V. i2 \! g, H

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。

) M6 Z5 p8 b9 r# p

1 ]7 f! [  h! x# x$ s+ V; p: \7 D/ G

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。

& g# ]* B2 B- N- T+ B一、HTTP网页服务器
9 @  U6 O4 ~5 e& M& y

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. {
   8 r6 {9 q, L) v3 ~) t& t! I& A
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   3 {4 e; R  b! j1 ^5 `0 s
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   " }* q  @( }$ u. w1 Z6 N- a/ y/ L
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);
   8 P/ E7 H% Y, c+ R& d& b0 d
9.     int ret;
   ! F% B+ q1 s! O0 ^1 E. a3 w+ y5 j
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
      J0 M% e% Z/ \
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    ' P* n4 Q- a7 Y. M- F' M* }* w
14.         }
    / u. x; |6 F7 ~5 A8 x) K$ Z7 i0 x
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    7 @8 N: c. ^' u7 z0 m6 D
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    : @3 Y' {# k; e- e2 Y" @
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    8 N1 r* H+ ~6 N5 W. L
24.             return -1;
    5 M' ?6 r( r( F
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    7 K5 i1 K* J) O8 X! G4 I5 g! W' r
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    4 }, s, j8 t+ ]& P% r
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)
   5 [+ p. k% n# F. S
3. {
   0 C. Z) L& q" T' @8 q; l
4. 。。。
   
5. while(1)
   # L: O* q% J" q% D1 P
6. {
   & o) Y6 ]) R. J6 g, ~+ R( i
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   5 n% L. Z9 `, a2 w, ]
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    & o! d5 E0 O2 w$ n9 l  o
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);
   8 N. T' ^. |+ O
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   7 }: c. Q  `, {# H1 k1 m5 J) H
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   / q5 K: H7 i/ n4 ^. G' I
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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[])
   % t' y3 z9 ?9 z* X8 b& c
4. {
   + Q1 ]: a/ T' e$ s
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);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    # W3 V8 a$ N, p' G: E
11.     while(1)
    . p5 X( \5 [' [( B
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    9 m) p" V- j3 h/ P, p' ]) n7 A  b
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    6 ?! c2 z2 h) K
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;">
   ( e  f: j# A1 X3 O% c
2. </span></p><p style="box-sizing: border-box; border: 0px; vertical-align: baseline; line-height: 26px;"></p>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   3 R" D7 @, p8 _: w
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" \
   8 r1 F$ q# V% v3 \( q
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   4 c8 m/ ~- d7 L2 x4 S) G3 ^
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   7 r- F7 K6 _+ g8 K+ \* n  O8 W; D4 O
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   , C' Y  d) l1 y9 \
10.             STD_HEADER \
    6 g* E1 Y- E. x" `9 g  J; G
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    " b: i' K$ ^& x
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" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ' ?% C6 a0 l/ M8 A6 f+ K5 m
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   % G+ O9 l; v+ G3 R, T, I
7.             break;
   $ R1 ?4 x$ b& |+ o7 I+ h
8.         printf("sending frame\n");
   ' i! H( w& i, O9 w* I
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    8 f! n1 l( `/ c6 ?
11.         printf("sending boundary\n");
    0 c( p5 u, v3 p" c, j* x% Z5 R, f
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ! p) \; F" M5 f+ G: \7 b
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>

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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。

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. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   / @  G+ p5 I) n2 _
4.     if(*socket_found == (~0))
   ; u, l0 C; m1 k2 }) @
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   , A* F2 B* S# |" y
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    - A. C# g, }5 F' f, n: I- p4 O
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ( h& H7 U9 F" k3 T9 h/ a7 I
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    1 Z' O7 L. q" j/ ], b& D* w% V
14. }

复制代码

0 I( j  j7 A7 o) U* n3 w8 F: `- o
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& O( m3 S6 e* j
4 Z, ?& ^# U$ ?# C9 }: p
0 Q& o1 U# x$ V% e5 S

1. while(fend > 0)
   
2. {
   $ R3 B6 U" z: F* T
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   0 K/ l  b/ t" |/ J* i4 p; C
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   & o. ?5 n, K* @6 W( w5 [' O
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   5 V- y. w9 d( [
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   8 [& p* b5 u. F% i# R) q
8. picture.fin = 0;
   : Z8 _, w" o8 U9 M
9. }
   5 ~. S2 H% A4 m# s1 u. @, Z
10. else
    ! O4 i8 G  K+ y, V5 L+ t
11. {
    : @7 _& e, H! C; Q" E2 q( |  d
12. picture.length = fend;
    & T" E3 U3 N' u  W: m  G
13. picture.fin = 1;
    9 _2 U% i9 l! A, t9 @; O9 F8 e4 u) T0 O
14. }
    
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)
    ; @/ i+ z/ g) O& @! |0 ^
18. {
    9 L; D8 _! }9 ]5 d8 \  F. m8 _
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    " U- H! R# x2 W- J
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    % p% t. ]1 B3 [! n
25. }
    5 y# d9 F6 p* S' y" r
26. }

复制代码

0 ?" S& T) i* I
9 g7 a- ^* a+ U& U' X$ Q

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