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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! l( t* c4 X+ v3 H

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
: K6 T( v9 M; V( L
6 |% [5 p% q( b0 x/ Z- N

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。

- C  v& g4 X$ ^0 H6 m% X3 M

4 m) J; e$ k5 Z1 }& 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。

  
  4 x- [1 s2 O! \

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。

6 W7 K& H$ [4 c4 ]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)
   0 N1 m8 l) |, v. v3 i
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   2 O) A6 x4 R2 _7 w7 G
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ( w1 Y- M  w4 x; W+ l  ~6 i6 o$ }: y
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    1 d3 c, H% I( P+ n- K4 |
11.         {
    3 r& v0 `3 ~, D8 r/ ~+ ]! q
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    * G) X2 ]5 E$ f$ m0 @
14.         }
    , z6 }( u, p8 t2 c0 \3 S. i
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ' W$ y% s) `# j# H2 W5 e% f
17.     {
    # _' D; Z4 k% S5 r& T) j+ J
18.         printf("setsockopt error\n");
      g1 P1 g8 _! m- x' e- b0 v
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    " A. h% s; T8 {
22.     {
    + r6 \1 o9 {& I+ C4 G" Y
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    ( d3 [" {* s0 D& X- ~
28.             printf("Listen failed!\n");
    0 _/ F; h( o& u* O; G
29.             return -1;
    / }, |/ X$ c. L7 ?# _$ t: C
30.     }
      c8 p: U% ?- \* j( E$ C
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. {
   ( k. s1 M1 i$ y+ \0 B$ X7 H
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");
   5 i% Y5 f3 s) ~+ \: C
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    9 j& o0 p0 a, c( c( t, \3 J/ s
11. }
    * H4 ?) }' O! r! d6 }
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);
   : D: }) w5 J+ z% P
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[])
   + J, m  V9 m, }3 d1 n9 p
4. {
   6 p/ j. r! B% f9 O9 Q$ `
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);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   & W* @/ u8 c$ h/ W# S& q
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    ( A0 M) B7 z" m! g' F; }
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;">
   # S5 N+ ]- @5 g: g. u
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" \
   # x; U  r) O! w+ X& j1 k9 U! v
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   , s2 ~  V9 B$ y5 j5 u+ W3 l3 a
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   3 i9 N9 d* u4 U6 k6 J
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   ; U. {. _2 M* d. N. |9 x
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   9 U8 V8 g# o: k$ ]+ O
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   6 a: V& {# {. k3 P4 z( t2 s
10.             STD_HEADER \
    / M1 y( }2 K; n) v, K4 z  W- U* |
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    - b; `' z4 q! V9 c- S- d& Y
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    $ S, p& b& F1 v4 s- {, C3 u+ F
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    3 q( h6 U$ b; J, b9 h( G; M
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" \
   $ a' D% f/ W: R3 T7 M
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   8 \; ^9 d$ \" s, j' t* k: V
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ( V( I9 M! ?/ M( z8 L
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   6 ]5 ?6 k4 X1 M% s0 `3 C
8.         printf("sending frame\n");
   # d& q1 P& a4 h4 v7 i
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    5 F: s# N, R* m" d
11.         printf("sending boundary\n");
    5 y; ]2 |! v. e1 M0 [
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    # N  v' A5 e4 M# H
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 v: ?8 o0 c4 d1 R% c7 K6 @
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。

: e6 [& R$ F- S( }- }4 ^: `; ^二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
- W- ?8 B% P. C' d$ ^+ F

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   6 Z( }2 b2 q) v( ?4 y
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   0 H  n# A5 ]' b3 E; R- Y
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ' t1 E8 |8 H! b; }  N! @
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    + ^( {; o  w7 c# V; w# E
14. }

复制代码

' P" C, ~' A( A+ t( }5 |
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：
& j$ l* Q9 w+ F. A/ J
9 k5 x5 n" _4 `
, u& L1 ]4 ~+ I; ^4 M

1. while(fend > 0)
   
2. {
   - o$ M$ ~0 I1 C
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;
   : u2 R/ W. }" ]3 v- P) U: n" F
9. }
   5 d+ K% d+ T  \7 K2 p: |
10. else
    7 O* O2 b. ^7 f7 V& U/ B0 i0 B; p
11. {
    3 u# D- y9 ~: v2 U5 e
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    5 J5 V3 i/ A1 \6 ?
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    3 ?5 R$ U5 G4 Z
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    5 c4 a/ M9 _3 v
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    & p3 c1 [0 k6 n% M
22. else
    
23. {
    ) e1 }+ W, I8 }% @- d' |
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    * b2 P2 B3 Y/ W( q* l5 l
26. }

复制代码

+ {' ^% \! H# r+ J8 Z

! f& p/ V. ~$ C' b8 m$ |
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html