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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. ], c2 y' [8 T# N

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

7 q$ G& q0 r7 d8 \9 e

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。

! [4 @  n9 G# 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。

  
  ; e5 K5 B+ n5 V- J; ]' \

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。

2 y+ Z. L9 E# W$ ~+ c( ?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. {
   ) ?% i" R2 c& l% f/ e( D
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   9 A  C4 Y5 Z5 |" r- ^: N
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   9 ^$ [$ k1 U( i7 U
9.     int ret;
   $ q; y' [$ v' \- u, W3 u# s
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    5 y% \4 b3 A( W" u  U/ i
13.             return -1;
    
14.         }
      @4 K4 I5 m( T* ?
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ; G( r* l0 f7 j$ M5 r  }2 I
17.     {
    # p& l4 A* o8 X; e  m
18.         printf("setsockopt error\n");
    ! [4 D4 O3 _/ z8 E8 x2 B; D* M% e
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    3 H; c+ k( w2 S3 J  d; x
24.             return -1;
    
25.     }
    6 A; f- I  I6 ~7 B# {
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    8 r6 x. G7 M; F* S* j
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    1 O1 l9 p2 [/ J! z  m4 W* s+ v, K
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)
   
3. {
   
4. 。。。
   - u9 C/ X) c" L: k# }' @
5. while(1)
   . D) u- q$ w; b7 o
6. {
   - o& ?" r3 ]% X1 ~. y
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   0 l  Y3 K" L% l/ C. C" b( L
9.     。。。
   / |! D, V0 F* N  Y
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    & R8 ~6 A( m) }9 U
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   * Q/ `' h0 M5 J, N/ l0 C
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[])
   ; `* ^! B% h$ E+ ?5 n( Y$ F3 u& l
4. {
   0 C) `- Q. N* a) b) o, X( M2 }
5. ...
   & S4 H* y! r+ Y% D; R- E# n7 E
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);
   . x4 I, P3 B) v) m" o
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    , }5 h& C- k, r. d8 q
11.     while(1)
    % ~! w( _* r5 }8 \* F  O* g
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    * W/ N" t& Z' u+ g  d7 i6 A) c; ?
16. ...
    . a( o* S1 M+ I+ {
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;">
   ' F1 L" O+ I" R1 c
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" \
   
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   1 s  o5 R# R/ E% q
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   # A! T8 E8 k4 R( E2 ~. Q3 w
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   - z/ o3 s) `- X2 p# C/ N
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ' F- t$ h; A$ ~7 i1 N! i) u
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    1 u1 A9 |) C7 B
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    ) b5 X0 j; ^) j. L  @
17.         return;
    9 q+ R" H, x3 A
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" \
   5 N8 m' a7 U6 X
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   1 G( E' J% H6 _
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   6 a1 o3 A& r7 v7 X% V
10.             break;
    $ n: G: @* G9 w9 t! s9 k
11.         printf("sending boundary\n");
    . f9 z2 O, g" d% Q
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    + i" W! s2 r) i1 V" {
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。

7 }6 f* l1 I1 K1 K$ \9 T二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
1 j! k' S  m/ r( c* c

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   % i4 V2 `* \2 O! p# Q" y( N
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   - ?( d8 {3 I" \) S# F1 V' j! t
7.         return -1;
     r7 X: m9 X, ?8 F4 M
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    + u; U4 j8 l# A0 b
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    " B) H  k- W0 E- @
13.     return 0;
    : V2 U' ~4 |. A- d
14. }

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; w4 {3 u! f9 G+ C- z4 L1 R
7 I! c$ r( e' {4 K4 @' ~5 e4 e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：
6 C- E  M( i+ x" r4 N
+ A" x! U  O9 C& S8 F
5 p* j3 ^* ^' L. H" _) B8 x. f

1. while(fend > 0)
   6 P! f! ?/ }: d6 C* \; i
2. {
   6 X$ y( n# O6 ^
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   + k/ \' R/ O" D! t! ^, p
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   , C$ D- \9 [) _- x+ S
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ) L2 M' I# t; ~9 |2 Q2 C  V! i
8. picture.fin = 0;
   - G/ A1 S6 }! f
9. }
   
10. else
    ' W+ C0 z* N# N; h- C6 y
11. {
    " X8 L2 f% W9 \) \8 K# K
12. picture.length = fend;
    , j8 U  y& t' C$ o
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    " _7 o1 y6 A: e' C! A8 \3 ?
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    : J6 N1 l* l  Z0 _% t
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    ; z& i1 N- K! _* f  ^2 L# F0 c
18. {
    : {5 W/ I3 K* q  E3 }7 y
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    1 P; n/ H* i3 }; ]
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    # v. [# s- F8 z0 _' Q0 t8 X
26. }

复制代码

5 b, s  a* W6 A5 T
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html