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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( V7 R1 k( @* a7 P

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
9 y6 b4 z% ~7 u5 [) o3 M

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。

% m, D& e4 V7 m8 f% @8 f

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。

  
  : V! n5 P  Q8 l/ M' z

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);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   : \/ Z6 [* S: i) E
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   0 ~8 m! g+ a) L$ ^8 g
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   2 }9 {1 ^  {2 N/ o
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    9 S5 T3 J/ R: f! |# `4 Y
11.         {
    . y- w1 Y/ |& k3 _$ V6 z. }
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    % d2 I$ X: d/ i9 s5 n
14.         }
    . i% k- M: z4 D0 ~; V
15.     int on = 1;
    " m1 K) K0 B6 I, c( r
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    # f! Q9 o( N' g( ^
17.     {
    ) \6 H9 L' \. s; G5 N
18.         printf("setsockopt error\n");
      Y" s! E! N( {( \8 H2 n) G
19.     }
    & `; g7 n0 ~; e7 k3 U$ X
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    : ^' E% ^+ g% o' a5 o. e5 d/ z
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ) m* ?# C* v- I! `5 z: F
29.             return -1;
    ; E2 M$ `0 ?2 s6 D1 `
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)
   * x& e% ]+ |; j9 n" A
3. {
   " E+ K% d& N, e6 b9 f
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   4 ?8 x: d( ?& F- Z5 p6 K% n5 X
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   - A: _; Y% L& w" h: e
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    # u. r0 x# Q3 g
11. }
    
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;
   ! _! v) U* ?! Y5 w
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   3 a  {6 q. |. m' 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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   $ w0 @5 S0 L+ w0 _
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);
   3 v) ]+ U% d' _0 `, C# B
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
     ]& }+ u( W* T% y
10. ...
    
11.     while(1)
    $ Q6 Z$ m6 \6 T4 c2 m' k
12.     {
    % ?( ?  a, i2 E, V2 F
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    + f! C6 D% Z7 u; Y5 ^+ \
14. ...
    
15.     }
    ' T3 a& k9 B* m- F. K! c
16. ...
    8 F/ E4 C6 L# q2 v( P, a+ ]; [' 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;">
   8 G9 G% N3 ~. s- ?
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" \
   2 |1 W1 t0 N/ M9 y# S3 |5 ?
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"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   9 ]2 [: A) D: G5 c
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   : }& N! W: z7 R: y1 p! ~
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    + j, z1 Q! X% Y2 L2 F
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ l8 `' ]# |0 t5 d( z
15.     {
    ! o& [# f# ^" Z* s# E. Y, p
16.         free(frame);
    1 ?0 i6 I, t5 K: o# b2 s1 ~0 [6 W
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");
   4 V& h/ _) d) m" _% D. k7 s3 r) u3 }
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   0 C! [4 E. `  t& \! h
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   - t5 E  [3 j/ D! l. O' Z
10.             break;
    " X. p* T( N3 `' @" Y/ t5 d0 ]! H; n
11.         printf("sending boundary\n");
    ; D/ L7 n$ h4 V
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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。

- X% z. V$ l; s$ F2 |

, \8 p! J/ l3 [6 G0 R  v5 u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)
   7 M0 o, p* e8 o3 _0 c4 W
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   9 ^/ ~% |: f! ^4 w9 v
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   ! c; y" y) c0 T. V( s3 W
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    & g& `4 W' A  Y: ?) C, z
11.     addr->sin_port = htons(port);
    1 }+ f: h0 E" W+ K0 z  T( m
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    1 E, O% l( p- H3 j
13.     return 0;
    ( w1 \4 V: j! U# x  q) ?# R
14. }

复制代码

4 K* e: p, k. k7 ^3 m
- H" `, }# Q- L1 J/ s4 ?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：
0 u7 P% t* I) J# }, @. N& ]6 h" I

, x+ X, x- `( T2 z

1. while(fend > 0)
   
2. {
   * f9 |! [- c" n3 T) H+ b" f
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
     s5 I- }, d3 k, ]4 `6 S
6. {
   8 B- V8 g* O7 O& G2 w+ \( D
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    8 c+ G4 ]8 N6 o9 X5 c% F5 Z
13. picture.fin = 1;
    * j& _+ e+ o7 v2 |3 z
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    1 g. e8 W# l' q; r
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    % z8 C% q9 h% z  B( t/ E9 ~
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    0 ?, P  M( X) r5 g4 l& v
20. return -1;
    ; x! }  w  K% ~4 r
21. }
    
22. else
    ' v. @7 d- }3 m: o% L# G
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    . c4 w* Q6 g( |# M) o9 G! s$ Z
25. }
    
26. }

复制代码

" W. V3 n6 x' z

0 t5 S0 `. A% e$ u! |# ziMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html