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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1 q- g& c& |: S$ W

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
" ~; T1 h' Y5 E. t' e( x
0 u! U8 p& u% P( e9 f  f' D

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。

: j4 r! `' k/ [. 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。

  
  

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)
   7 Y/ l5 f3 n) @6 ]
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   , l, b+ i! A. i. }) m& k1 }6 {2 E/ ?
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   $ x4 r; m! V# l7 k, t
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   3 y  P' s8 A5 g9 g9 I3 D
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    + y, g6 a0 d9 y3 U  g; h/ O( i
11.         {
    - ]$ q$ m* N( i. V
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    & B6 \& l# m8 I$ G
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    8 ~% B7 H% [) i8 A
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    8 A8 c3 {4 ~& g
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    # f- h1 v  P  S
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    / u/ C$ c! M4 a& h' R3 D8 X; [
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
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);
   # u7 P8 `& |3 w/ m5 C
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   . H% @; {5 }/ i3 D+ F
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
     v( k1 @: |  X6 p4 Y  A
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   & m& C4 Y* ^8 b1 \8 N
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    % X) H5 l" d: s0 w7 z* z+ H) W
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;
   
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;
   , l& ]- y3 Y5 w' Y
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   , U# w6 J9 r4 e1 _% f
4. {
   & L& h) {& C0 Z- l5 K2 p7 L
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);
     F& y, [! s- \
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    * a% e3 @; Q  X
11.     while(1)
    " A7 ^+ _. q* g9 Y- U- b5 O
12.     {
    5 d. N: H! {. D) ^
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    
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>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   
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" \
   ! l4 h" M/ x! ?" d
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   ) M/ x3 ^$ x1 ?# M& k/ l; u
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   3 Q9 N5 R( L; X3 [" Z( p" n
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   + G+ [; i4 y# x) _
7.     printf("preparing header\n");
   1 E3 l1 E% q/ A0 X( z' H
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   / g/ q% i1 F* Z6 Z# Q$ y
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ; u2 b2 D" }7 j; Y
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
      y1 V$ L  q: v+ N, O
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 I6 u. n' D4 {8 B
15.     {
    , R$ S0 ?& X  ]
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" \
   # p: w. M. y0 H- A# f+ d# w
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
     ^* p3 f! z2 g7 E8 F
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   7 \4 R8 T( O* t
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ( M. g: O4 T% m: G% f6 m
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ) a+ z; x% K1 J" v: |& T
11.         printf("sending boundary\n");
    % _9 ?. q  L3 M6 |3 }' }+ L$ s
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。

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. {
   7 ~5 L( M( E0 o% D8 V
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   ; m8 g$ H) [8 C6 V
5.     {
     X% G$ u: C3 H- v& @! s4 k
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   2 X5 l: m- d9 u/ I' q! g
7.         return -1;
   
8.     }
   * L3 I( t6 `5 _+ K3 T, F
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   - P+ O1 Y  m- z8 k  g
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    * J, U$ \5 x5 s5 J5 w8 Y+ ~, r
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ) |: E# K3 |% C* s- @
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    9 k) Q3 S, ~! o3 c5 K4 M- C
13.     return 0;
    & \" t7 @/ f  H( B
14. }

复制代码

7 e- s& W. L0 a, N! p0 m& W' e0 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：

, T# H. h- V8 _8 ]

1. while(fend > 0)
   ( T( K6 h/ y9 i6 u! ?+ [
2. {
   : B( C8 h8 R  D
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ( t( v7 L7 ?; g3 H" S; [
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   * j1 M/ S) h3 R3 a7 z
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   * R, c, N# T# r$ h- g; ~& Z1 x3 ^
6. {
   " A( R) j) h/ L0 r0 e
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    7 m+ j' w- Z, {
12. picture.length = fend;
      F4 Z( O1 k" p* A+ T
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    1 p* o+ F" y, r
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    2 l# Q0 z0 `1 v: z  U3 {
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    - O0 R( e+ K. y. K9 u) x
21. }
    0 {4 H, D; l$ [& N7 s8 g
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

. S) J, w7 X  Q8 F' b) V
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html