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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/ {; z/ `& M( G5 r

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

) `% a! Y5 \5 b( r# s, T

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。

! h+ ]5 S/ s+ q' R  m

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。

$ s/ v/ S0 f) f/ u% Y' f+ m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)
   ! X% x3 j% n3 p" z  j
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   2 T' U* C* Z% u* P. u6 d- X' g
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ) r, A  s0 \, Y
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   " a1 ]9 c7 k+ ^( t3 k: U! b& \
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    5 e& W+ j" J# ?8 {3 t( ?
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    # T: b( ?" q7 j' K
15.     int on = 1;
    9 W; O# v; Q8 i# x7 X. j
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    , S; z3 N) s5 D3 b3 I
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    % D: `( ]. G" ^
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    / [: f' ~+ a( w" M* X/ c
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
      T! V! d$ ^+ t* Q4 t6 F
27.     {
    2 Z% k3 c0 N* c$ A1 j1 \
28.             printf("Listen failed!\n");
    + c9 }5 ]5 B4 \8 I$ H) \. |
29.             return -1;
    " H/ o0 F( Z/ j1 `. g. f! F* @
30.     }
    
31.     return 0;
    # n  K. Y' W5 n, z; I
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)
   " O  b0 n0 c$ _
3. {
   : c3 ^! V$ G. X) N' \3 q* g2 z
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   1 Z9 M- B2 ^' Y: U6 o& d
9.     。。。
   3 t, V( l  ~8 ~( y; z
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    6 c- a5 k- A- Z7 }0 s2 |
11. }
    % g( C4 Q. B& o) R' ~1 x
12. 。。。
    0 W+ O& e  w9 E& C
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);
   / i4 z5 z5 j. K, G- J1 |. v7 T
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   . C6 U7 V" F* n1 d5 H+ @/ r
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   * C0 F! M: }! m9 H0 o9 o
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;
   4 [2 g) B4 G- Q& I
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   ' R  R9 o" ~8 N# Q* g
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ; L3 ], R4 P4 y) c6 U8 _( S) G
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);
   , D4 A! y) u* c2 {/ G4 u
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    % P4 h4 B/ c4 {: Q
14. ...
    & e* b+ q" v7 Q1 o8 @' @, F
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>

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1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   9 x- q! v6 K) j( u
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" \
   2 M; {+ o) E7 e7 c0 d* \
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   ' f+ m, f6 ^+ V2 i" P/ x. C
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   & b7 _  F) U  b' U) V1 I
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    7 b7 v9 }, U1 I0 ^
12.             "\r\n" \
    # s* @8 e0 ]9 f4 C+ ]! X2 o* |
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    " L2 `& `0 `& V* Q4 Q0 a( [, Q
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , ^! v+ @: z/ L% L
15.     {
    
16.         free(frame);
    ! _) Y" C  V4 V8 C, n  F2 P
17.         return;
    4 c: G; s/ l  o; H4 Q' [3 L0 p
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" \
   & X1 h9 G8 R! m: {9 M& {
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   0 ]6 Q7 b9 n0 p
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   " C2 t" |! U6 A5 b; D* G6 {
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
     _/ a3 T7 \* i
8.         printf("sending frame\n");
   6 w" b7 h" {* ]8 d' I) `3 _
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    0 M2 W+ @  [0 q' ^! Y: u" ?4 |
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    " r1 L9 q2 L( i7 T# w
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 z0 e% e# s6 h5 \; j
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。

- U$ {9 s* K, ^' r  M" S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 P- r, K# s. T( C
2. {
   / }- H# \" @; F4 a/ j
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   6 z! Q6 F1 C& K6 Z
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   1 L6 s( D1 K  B1 Z" t- |
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   3 n5 @! W5 B, R% ^
7.         return -1;
   ) s0 C  q' r" Q9 W! H" x
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    4 I+ V7 i7 @. T
11.     addr->sin_port = htons(port);
    6 _' [% k6 Y1 w% D. d. B9 }$ ]8 c+ Y
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    0 I3 l  K9 B  ?! M
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

3 I( f0 g* O) I7 }
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 c* C, J' i: n1 [( H+ V( c
; r: b' Y. x' x; ~. `0 [

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   / L4 i( G! z1 P* V) I) Q5 s! E
6. {
   ( Y; ]0 q% @, S9 O
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    2 W" i# \! ~. q# J' `, }& K$ w: c
11. {
    . q/ w2 t1 ^+ L. n
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    . v$ {0 S7 [6 y9 R' n! n9 A+ ~
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ; {8 z6 ^4 ]# R! j
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    ' s6 z0 F& }: F1 V
18. {
    ( x/ M: J/ U9 N1 C0 }1 ^8 Y( e% C0 [
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    ( b  V, a: q* Z4 z8 P3 M" K1 I
22. else
    ; E$ @" E1 p3 l+ O/ I0 f0 W. c
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

4 n( E' d$ a& J

2 F8 i. P8 \/ b7 [
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html