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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& a& T9 ]% j) V: }- ?

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
1 }4 c* V% t/ m8 }0 W" ~, G

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。

1 v( N1 ]* E; c

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。

  
    p8 k2 r1 F3 L: m

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;
   - m7 A; n: j* K# J
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   7 R+ q) i4 e5 R6 Q5 y7 w
9.     int ret;
   7 }$ Z+ n- c* Q! z7 e
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ; \) Q; l) d7 H* Y
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    $ @8 ]0 \; A" f" Y+ X. H
13.             return -1;
    ' Y! A8 w& Q1 V0 X, E
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    ; B* s% Z' O- H% N; I, T
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    / d3 T6 q3 X7 o6 B9 k9 Y
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    % Q& [9 j& J' ~- b
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    3 D5 X) J, w9 \4 G" ^7 D) a1 s
27.     {
    : z1 N7 R8 ?; m
28.             printf("Listen failed!\n");
    2 y, ^  N4 ~( L5 P. K0 l
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   : ^4 K9 x3 s/ |' x# [8 t
3. {
   9 P  l3 `" g0 [) s3 k4 V
4. 。。。
   
5. while(1)
   , S* U. C/ q# M
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   , R9 O: |( Z  H' F8 A# Y+ ]! ~. j
9.     。。。
   2 F+ T* N7 d9 _* ^% K( X* z* X# Y6 n
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    ; u2 j8 F& T5 x; ^
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;
   * m0 a5 d, J  B/ g9 a* E
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   8 q3 T9 E; f# Z7 j1 _  y" l3 P/ Y) ]
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   , D. T: h' B4 S# y
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;
   % h, V2 V  r5 a6 e( k
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   $ l8 U1 x9 ]6 I
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   3 }" s, `0 x# h# ]
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. ...
    ( u! J; K+ Z9 I9 ^$ S( j$ Z/ v, w
11.     while(1)
    
12.     {
    6 y! M3 x& R, r! K; _
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
      E7 M$ N9 P  H; d$ A3 I- i
14. ...
    
15.     }
    3 u- Z9 }! F5 s# G# G
16. ...
    5 J1 ?$ s# w% U7 M  q
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;">
   # M/ A' M  d, n$ E7 c+ I8 H- 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" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ' R, l* t9 @) W# ]- A1 l) D, W9 Z
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
     |8 p' U( [) }1 w5 c8 [
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   2 U: u1 c( n/ M
7.     printf("preparing header\n");
   2 X( K: M' d- r) ]7 c0 p8 c( o
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   6 t4 X6 L- x1 w, b" n
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   2 Q& e: W+ y, @( W+ a2 ~9 G
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    9 L9 {, U3 a' {4 n( r
12.             "\r\n" \
    2 ?$ Q& s6 y3 B) b! H4 [4 w7 I
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    4 {2 e1 p7 k6 X2 X9 [
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    & H# ^% \4 W4 d) `! C; q
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" \
   / t- y3 x3 L! |5 t) K
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   4 Q; V" y& I' {8 w$ |1 j
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   5 e' k/ _. h' }1 ]8 W/ i
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   - a, q+ y! t- |5 I* q0 e
7.             break;
   6 \( ^; c. O  u9 t& T
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    0 y; S1 V: h% X2 D* R' m" t
11.         printf("sending boundary\n");
    
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>

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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。

2 s, R8 G$ ~2 I

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
) o1 X* O5 A0 s; c1 p7 }, B, }

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);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   # i8 l9 f2 S: B
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   , p: A% ~9 ^$ B: a( G& |# w3 B
7.         return -1;
   1 P' m1 U, Y1 L+ w1 ~
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ! Y8 Q/ j, H5 r1 m
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    * b& V/ R. ]1 Q; V3 J5 ~! C
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

6 e; H) v5 u* B& Y0 T6 N
8 T- p" l. [9 P  H3 x& [+ `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：
. O  ?+ e5 [! C) }1 |
7 r9 I1 y! C, {
* {  `" E( E# U4 n3 M

1. while(fend > 0)
   
2. {
   ' ]* {7 e& D7 t: ?( H  m0 P
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ' ?( h( u  h4 H5 T1 {
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ) S) R+ A) A8 ^$ J, x  R
6. {
   ) a4 {7 J; {3 V
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   4 f9 _' W, F$ S. W
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    7 R" Z3 O1 j: h8 p9 e: `# H
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ' f) A# p7 l( j. N/ `/ u7 P
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    1 b; ~0 R9 Q# _6 w0 s
17. if(sendbytes == -1)
    ( f1 r. U4 z7 }! O' F9 M
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    0 [+ Q7 V0 D/ @  }1 e" T
20. return -1;
    
21. }
    $ X# v/ c8 g& |
22. else
    2 s" m9 ]( p3 J  H, H+ t3 n
23. {
    ' ]% I/ J( W6 ?! k# X9 a9 c
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

, s% J3 `( E4 O- j4 q6 y

  U/ i: d; a7 [
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html