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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, H" d2 n$ I1 h. {' {, A3 P: 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。

* {! H5 X, V( |* j1 @" D& \) Y

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
4 _* B: J; V* ?

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;
   3 A1 R- y& e! k( i
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   5 C: s6 r" {$ [5 _, C
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   5 _* z) V8 M4 E& R% h3 e
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   8 J; b; M. o, ?. @0 z: l
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    1 ^% A" O2 f* ?9 |; `/ Q4 C
13.             return -1;
    1 d  a/ }9 Z2 i# K  s, z
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    1 i$ C/ \" U+ g$ O2 u
17.     {
    " U2 \; f# v6 k* O& L6 E
18.         printf("setsockopt error\n");
    ' G! P2 i" H# P- O! b. G7 S" y
19.     }
    1 @$ e0 \& g$ V# S' ^
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    8 ^; W, U7 c$ G& O$ L% W
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    : t) J1 M! E8 T& ~( a* {/ i9 d
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    6 f5 s$ ]/ W) }$ \; W; `
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    % y2 u' N& _# b1 Y# J
30.     }
    9 ?; c! m  U% x% A5 D
31.     return 0;
    % g4 A- g/ g* _8 a2 |0 x
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 {  w4 T/ ^) w! P) l
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   $ ~& e6 q1 Z; [" ?& @+ u
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   4 b6 U6 y; u0 y1 [
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   5 N4 T. z) F2 U) }
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    2 z, V, |  O  m0 ?
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);
   / J1 y" X/ x4 i4 W& W2 @
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   - b; q4 U+ W3 |- |6 U8 l8 |
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   . I) ~) V! K% k# s  v; S6 D
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   ) U7 Z2 u7 |4 U* s; _; z( ]: R6 m: r
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   6 F7 e- p0 o7 U
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ! c  S  y0 I/ k$ `" }' U1 |
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    - t4 s; T; j/ Y7 }  y8 b
11.     while(1)
    
12.     {
    , ~" \0 f( V  |# Q. ]0 P
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ' e: c( Y9 d9 y& m  r) T  B
14. ...
    ; I! @4 X7 P( Q* V% G' n5 S. A
15.     }
    ! R4 f: V% n& o1 q
16. ...
    + y3 ?( U" o& d
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" \
   1 U) O/ Y' B! _
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   1 u1 M8 N9 w8 U" O8 O7 O' h
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" \
   / F1 u5 ~+ S- g' x$ ]4 r* I
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   % ?, w- v8 S+ C' @1 I8 l/ N
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; \5 {) ^: m$ C& `" J: r
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    1 r: c! ^/ u0 b* Y
16.         free(frame);
    : W3 m! V6 \9 Y* [3 p1 G, ]
17.         return;
    * p! @1 z. H" ?1 [+ C8 s9 n9 V
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" \
   $ k9 B  n* \) I% H
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   1 M8 W$ c. \. `7 q
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   # d4 W  p5 A0 `- Z" [
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   1 K; w$ D$ C# ]' [# y! l
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   1 r; b; Q7 ~% q4 n
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ! p* Q( f8 B) i! }( `/ v
10.             break;
    ( @2 w* d5 Y: l
11.         printf("sending boundary\n");
    ' `2 O% f$ d, c7 J  M
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：
/ e1 `- u& F. ?* u1 v, V4 B, E

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   2 E1 X' d# d: S& a1 x
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   3 I/ H! {3 f7 B9 u) H# E
4.     if(*socket_found == (~0))
   ) T, ^7 u8 [; O
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   9 j, |4 T* }' J* h
7.         return -1;
   
8.     }
     o1 L% Z$ N2 X/ W9 g
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   + T9 w5 z4 }) t0 `& A
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    # h3 c3 Z  ]8 [! R  V
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    . j$ O% m: m% y4 |  a0 W3 D
13.     return 0;
      @9 r( I1 R8 B4 P0 ]2 ~6 x0 H% o
14. }

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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：
8 p" S# G9 @* X  w& u# e; S; V' u
0 y  q0 h4 P$ Q. U

1. while(fend > 0)
   ' ~' Z" W- ~  _! \- E
2. {
   # T. l! I7 b+ W4 Q! \& s
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   , `' ?# J/ {: ~9 p9 |
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ; ]) v1 L5 C. @3 O( X
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    - m. Y7 O' g  q
12. picture.length = fend;
    0 ]/ [& R, q  X. u3 J' u1 L
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ) Z5 N1 a4 U; K! n
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ! `3 K8 ?+ l; q, |% p' F7 h
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    # y7 H( g/ p) L
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    9 B2 y! i& B6 [2 i
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ) ?& m2 o0 A2 A, e
25. }
    
26. }

复制代码

1 }: a; V& t3 b4 ^. D% eiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html