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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, ~, h3 m- Y8 n

" i, ?! d4 y# ~* c- ?! \. D

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。

5 }$ C9 |  `7 G! h$ d5 O/ b

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& H7 f. q( _. G, 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)
   7 J* A; L& @2 l2 e( ~, E1 o
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   3 J; Q8 p0 \4 O( D6 y6 \0 i4 O3 L. k* V* d
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ' t7 p% M# U/ M' k
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)
    
11.         {
    1 R4 P" n5 a/ E- A' X& V
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    5 |4 r% T2 `# h
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    % L) f, [4 l/ n7 w/ T" D; q% U
17.     {
    
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");
    . a* F2 t; K* F! \
24.             return -1;
    
25.     }
    # O. b9 x( c! _5 m0 J& }
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    6 \3 H0 m: s8 O
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    7 F' q6 D: \2 g) M
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);
   % Z; T4 V2 T! \* j$ f
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   3 m0 h, _) P( N- _( ?
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   9 }8 f: W+ o3 i+ v
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. }
    5 w% P: n" @# o% O2 ?
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   , x- @3 Z% J1 K6 q- Y
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   * B: T" ^. M2 m8 g. T
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;
   7 _. R. w5 g3 \2 p6 _/ [7 h4 d/ Q9 r
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   4 p. s0 {* _( n6 J5 Z1 _
4. {
   
5. ...
   / R3 @9 ]* o: _8 u/ ?
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);
   4 C' D8 L# z; e' y+ N
10. ...
    3 n  }' |8 n/ b  q5 ^, h4 A
11.     while(1)
    
12.     {
    : e/ }" O  c$ B
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    $ w! G2 G) n  U; L
15.     }
    
16. ...
    9 r3 b; o& ]+ ?8 [
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;">
   % c7 I& m' }- ?# ]! _+ z
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" \
   + u! b' `2 v# k
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   + s& ^7 S6 C+ l# h8 Y
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   / _9 Z6 b1 @. l5 Z( _" i1 f
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   * J& g9 `# o, B3 a
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ) h/ {# K7 v+ g2 D* v. h  k+ M
7.     printf("preparing header\n");
   
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" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    4 l" B0 }: t+ ~: F6 j2 @
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    : y' }! G/ ~* ~$ x
15.     {
    1 e2 ?) C( w9 q9 S5 I
16.         free(frame);
    
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" \
   8 w! G1 x4 `+ P
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ) V! M0 H, ~: o6 o/ C5 v/ ?) r
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   1 O2 p9 V" H2 y) T8 @
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   8 G9 h) t# y2 Z0 Y( D3 k( N
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   # e( f6 p; n- w; s3 Q6 \
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    1 @( Z/ m* h" \7 l% \) o
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。

9 [6 B9 H. U  k+ d2 e$ h9 r' i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)
   . a# A" g0 V7 }' r! [
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   3 v: W& Y1 a) a4 t
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   " k6 Y6 w4 t2 ^% H
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   + E+ J6 U( |2 i2 R3 O  s- z) Q" l
7.         return -1;
     I- T* ~' o% o- b0 y% S  [
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   2 W* P( H) o" h) o: V
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    * ~, w) v+ G8 [" F( p! S- z* H
11.     addr->sin_port = htons(port);
    0 i7 l+ X8 o9 Z% r
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    $ K8 l  P' D0 D- ]( c( }
13.     return 0;
    4 A0 E0 J$ ~) W6 ]8 f. l" x; V: e6 F
14. }

复制代码

9 J+ F; k1 l' i0 `% h
  J* d4 M% K: d/ m3 O$ y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：

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   . H# Y/ L! B; ?: L, ~9 F) A
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   * N( c  M2 m" |; t" @; R
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   4 `7 H/ z* h; p5 O) C& ?8 r$ W, P
9. }
   0 Q/ d' r  b' R- e6 t# R4 C) _% p
10. else
    
11. {
    : v' S8 h8 V2 L
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    - W3 q* B: N* r: F4 g) x  S# q
14. }
    - ]9 ?7 Q4 y; Z8 }" s
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)
    & s+ K- f: p- e8 P* q5 Z
18. {
    ; N2 n: H+ g+ t5 m+ E8 |
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    7 J! s  k1 ]6 y( d
23. {
    3 r& `" P& e. A! {
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    ( t7 s. S! ~2 n: @8 g8 O$ t
26. }

复制代码

+ _1 L6 [* u) S
- [, {/ I2 g+ e  \

4 Z, C! Q0 Q& N5 _5 f: H& niMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html