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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3 t6 k7 S5 }0 x+ m$ u, S

/ i" I( d$ w  z9 `

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
5 ]* }+ I; b9 F, s4 \. L' S
( C, F3 c! C" S! k+ M

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。

, y. |1 F$ k5 A

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。

  
    \: Y1 q. i" I; w% u

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)
   * _" O) l( T  E: t" O
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   8 @5 K6 B% _& l/ S. T
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
     |/ H. c: y5 b& b5 x
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   & V* d5 J5 W7 `7 A; t5 E
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   * l* q7 `# e9 X. f! e) O  k
9.     int ret;
   9 Q: c" F2 ?3 s' _/ w
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    & y8 l# I1 X. S4 d1 J3 d
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    4 R6 o- S* z) v" Z! W
14.         }
    4 `" k8 C& ]! ~' X) k% Q
15.     int on = 1;
    2 U' Z% f; d8 F: i1 u0 }; Q
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
      x% w8 H$ V4 ]; T
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    ' L% k$ Z" U# `' \! q1 F) [/ W
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    $ p9 W7 y0 {" B7 [5 q0 G
21.     if(ret == -1)
    - f* J. u0 x% u8 k: T* c
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    / V1 _& e# t, s
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    6 R; N8 Y4 w% C8 ?; F2 d5 J2 t
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)
   5 f: E) P3 H& P# `
3. {
   
4. 。。。
   . v! g4 U9 m! H
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");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    9 v5 j4 H" ^* K, ?0 J
12. 。。。
    7 S& o7 f* D( E: @
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;
   - v' _0 J/ n, u" I9 c/ j8 B
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   7 I% V6 b5 k4 Y# t% A
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   / y/ |% l* G. F/ q7 b
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[])
   0 V% O3 X) Y3 J. I) h3 i
4. {
   - \. ~% Q+ ^+ W  ]
5. ...
   2 N6 O. X3 Y' J# u& k% 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);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    7 `+ `! q% Y) l7 u
11.     while(1)
    9 ~' l# m4 @/ P, b' {8 n
12.     {
    # n* D) p, O; p6 c3 Z/ w1 c' {$ ?
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    6 Q2 k" D! Y6 N% D, N8 C- N
15.     }
    3 q' C$ e& G$ K$ ~( {$ V. B' e
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" \
   0 Y9 C" O1 r! O3 }
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   0 v, o( s& M* f# K# W
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
     M6 I) z6 X7 m$ L
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ( ~4 `4 ]: b0 v* E8 U
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   . m7 U4 A2 g* B0 ?& P. g
7.     printf("preparing header\n");
   $ ]: W0 I# c! N7 Q+ \
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ) T# g$ a- d8 K: c
10.             STD_HEADER \
    9 ~+ O& r; A! z
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    7 r: ~- @7 {9 O5 D' X
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    5 I% D+ u- [& V0 v, _0 \/ T
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" \
   ) f. R& @0 r! k# S  M7 P0 N7 m
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   & Z7 t8 [5 W% q% u0 |
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
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)
   ! w2 u( }5 l! O
7.             break;
   , W1 K5 w+ h; p: _+ u: x
8.         printf("sending frame\n");
   7 L  U7 _( Y- @) E
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    & [  l4 I3 a4 L6 Y! M
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>

复制代码

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。

+ j3 r. N4 h& N/ }7 {! 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)
   7 Z" N- ?5 r/ l8 a' V" R* u1 |
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   , P) G' S1 K% l# W8 m# k( L3 X! P9 H
5.     {
   1 Z0 F8 W0 a! K4 k. p
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   - g, }- e8 X0 B# c* L% q( _
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ; v: ^% e6 d# f/ z+ j1 p
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    0 p6 ^& h5 n, C  K) L
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    % S9 J7 e$ ?- i1 \
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

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：

. p8 d: q2 g& f! [

1. while(fend > 0)
   5 f9 G0 P. J8 C/ W9 o
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   % Y, {0 ]4 y1 g' s+ v
9. }
   ' y" S1 l- H9 {- l
10. else
    1 }! x9 ?. e9 u! r; j/ h, I3 R' v$ h
11. {
    3 {, B% g: z6 q0 O9 A" L
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ( Z: C6 G6 D5 p+ P& x
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    9 K  F6 _  e  q8 t  I# F7 Q; R
18. {
    ! R" b% I5 r& p5 J
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    / _% k: S( K. g7 e7 g- q
26. }

复制代码

) Y* E$ d. _0 y9 O+ A

4 F: Z( z+ F. B" M3 @$ V
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html