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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4 N6 E+ T, S9 X: |  `" z2 w

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
& q$ P. D3 W! S4 \3 _0 ]: p/ |* u

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。

3 z4 ]! m' M% H. `7 `

. V3 ^& r0 Z! E2 F

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。

8 H. y- f& m: [# s: B" V一、HTTP网页服务器
; v* u/ {% S; M

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;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   * L7 f4 A0 j' V) v# T7 b
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   5 t3 G, T( z* `$ V) I  t
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   1 M) q; k8 W6 v+ f
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   , `* l3 |& v. O! }
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    / \* m* z' y# D9 l2 W7 R! [
13.             return -1;
    
14.         }
    8 h* E9 O5 [9 }) z# n$ d
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    + O5 [& K6 h0 N' }2 w2 G7 ~
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    / b! L9 B0 L& K& G0 c
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    * \- v, I4 M) |1 j8 }5 W$ o
25.     }
    7 T/ [1 O, E: f' r( o
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    / [. A, _& |4 K
27.     {
    6 x& {5 u: L0 ?% ~( ?, `$ |
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    , J  W- z; P# {7 T0 J
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. 。。。
   
5. while(1)
   + c& h4 o, G. V8 `7 N: J
6. {
   / l& i2 }1 M' m* V7 L# ~' j+ X+ V
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   9 f+ ?0 n; \: j
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    7 l- W. ?- j" y3 z# W
11. }
    
12. 。。。
    2 y1 b& m2 e* _" A4 ^" a
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;
   3 b" q% g& x  U1 c$ ^8 C6 s
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;
   " Y( ~) k/ \2 g: z) s" C
3. int main(int argc, char* argv[])
   : I- p: a% c2 U3 Z/ ^8 V9 M
4. {
   
5. ...
   ( Z# C0 Q6 y( o4 D$ ~6 ^$ v; J
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   9 k: v0 n9 V" g! d
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. ...
    ; A. p* N% M5 y. C
11.     while(1)
      k) }$ M3 ^  J2 {
12.     {
    8 J& o! z# s6 s4 }, T
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    1 D1 b" h6 g" i9 D0 V2 W8 ~( O4 ^
14. ...
    8 N' {7 i+ D9 j% b
15.     }
    
16. ...
    ) z+ i5 L; \  Y* d, s
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 c$ V9 s2 C# h$ H4 o3 s! {
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" \
   ) ?( w2 p4 |& c3 Q# y/ d7 ?' z
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   $ o8 E# m3 _( v) V6 d' E
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   " \; t1 v( s7 _9 n4 z) b
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   # E1 p7 X5 A, j
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   . U2 _$ t0 c+ e
10.             STD_HEADER \
    # j: o3 a2 E' ^5 Z
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 U1 X4 m4 V$ o/ m$ @
15.     {
    9 [. d+ a; d% V
16.         free(frame);
    - Y) M' ]6 o0 P/ E& X
17.         return;
    $ n( [  U9 t. ]& t! f
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" \
   6 T6 H. e6 @- M1 ^: I& v
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);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   2 U$ k4 w3 ^# ?
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ! ^* N% ~) v$ m5 L
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    4 G, G% D+ F1 n2 q4 x' P+ X: ^
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。

* g+ O! T$ C- |# J6 J+ I2 U; v

1 G! @( Y. K& s. D+ r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)
   4 {. w* H4 m! l
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   6 }) q! z1 H/ Q1 s9 U) g
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 ~' J' E+ d  E2 }
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ; _1 O3 s- U7 b1 Y
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    ! Q- l, v( ~2 F6 H. l3 h) X8 r  o# a
14. }

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3 Z: g7 s: [, W! x6 Y. b8 f
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：

3 {% ~; h* k3 l
; P2 ]  I2 h* b# ?% ~( L

1. while(fend > 0)
   
2. {
   2 U% y7 [& M- c( S' {
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   - U: k7 ]. p$ a; W% \
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   / r# O& d$ b  x4 B
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   6 |+ x* L. A0 v
9. }
   7 d: o) T" v9 j$ @
10. else
    . M" x. L, j$ N( J% n5 G) x
11. {
    
12. picture.length = fend;
    3 M5 }/ a' g1 D. V8 L
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ; x$ ^1 I- i, J
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    7 N5 f+ O) p' e  ?* m
18. {
    # [' T0 N* `" |. S! y$ p
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    $ b$ G2 \( ?. b% x
23. {
    ) r  z8 v, g9 _9 x& _
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

9 N$ m2 T) I: ^# }
. s" |- c+ I- S/ m: g* n8 Y7 IiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html