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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! C$ d" H8 t& \! Z% `4 Q

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
1 X! |$ n' r  j, A

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。

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。

7 e+ x  a% v* |' \! z% P; E一、HTTP网页服务器
4 W+ B  T7 ~8 T. 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 o9 M& Q' C' p$ y, E
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   % c" O/ v, {/ w7 t  v; U
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   8 ]& `1 [9 u- v, o/ |4 o
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   1 I+ ~: E* f0 {5 @
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);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    * |) h" I- W& q5 V! {% c3 H
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    . F2 |5 k/ `- x* x8 W1 `6 A
21.     if(ret == -1)
    $ `. _3 p# T0 {# c" w
22.     {
    1 k3 n" a% m7 @: ^, r7 o, r" v+ N
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    ' x) k& f0 P: _% P0 h7 V, B
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    2 {. y$ |. u3 f# F
30.     }
    6 G9 y3 W* C- L9 u3 K! K
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)
   , C! {3 m) O# F) I% c9 K: w- Z
3. {
   - P* p! y8 b* n0 Y5 {3 S
4. 。。。
   
5. while(1)
   - g9 C+ `* I  {- g9 H, `8 W! n' Q
6. {
   / C  N- D7 E6 p8 W. f
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ' H5 v0 h8 [) e0 K& ^5 t& w
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    % z, f6 B0 b- c
11. }
    % R& q# }& u( T6 N
12. 。。。
    + Q6 {5 Z$ W' J. E# 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);
   , v+ ]% k) z5 P  a% `  b5 Q
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ! a& [) C8 h. T! |
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ' D! ^4 L9 o0 `9 _, T$ U
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[])
   
4. {
   , Y- \: \& K0 U3 R/ o1 B3 t
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
     K( c+ J! H9 S
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   2 y5 p* [4 F/ I* Y3 H
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   4 n: {* Y: L& L: n
10. ...
    6 b+ C* w! h  y
11.     while(1)
    
12.     {
    1 f" e% j% P4 ?; N
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    # C7 m; n5 s0 g
15.     }
    % \% {4 c7 B+ b! P! f, ?$ F5 D
16. ...
    - v  C6 t: N7 ~( R
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" \
   
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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   6 f2 T. ^8 [% R2 g
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" \
   
10.             STD_HEADER \
    ' m6 L9 h: g) Q9 X, V, |  S! n5 z
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    & C; j2 \, |# A. ^1 ]5 T% B
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    " U# h- z  j  r+ H( e/ a3 r, d
15.     {
    8 L" H6 X0 F) e, B4 f
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" \
     x) R, l. C  T- {7 S: X
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);
   1 ]5 S! O7 r# R& w, b( _$ h
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
     {: c  c/ h  X8 K6 F" Q
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ; q3 A8 C) k+ o5 j8 X' b
11.         printf("sending boundary\n");
    3 h) C' v5 d) b& `* Y3 b1 Q
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 \9 E$ Y4 ]" w0 o% A
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。

" K3 t- F- B+ b0 E# c3 C4 b$ |: }. }' R6 ?二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
( }& S; M$ ?6 T" i* U$ x

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   ( E/ `3 [* o/ S% `" z8 L. w, R
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   8 M" Z4 c6 J1 W8 R- H
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   ! D0 s2 [) V& k( _+ ^- @. C- G# ~
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   + [9 ]! V% y0 e/ b7 k4 r) N
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   : ?8 f7 j- ~% k) W) w5 g
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    8 D( N& W1 Q7 g: {' F
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    0 Q. r9 C+ z( e
14. }

复制代码

& s3 ]0 B: b7 I& X  a8 \4 s
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：
1 G2 X  E: W* o5 E# L

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   " @: N1 u# s% n' F9 l0 y9 h
6. {
   ( @# R2 |* ^% b2 ^1 r- x
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
     W  X! K4 a) s) U7 i4 J; ^2 c
8. picture.fin = 0;
   0 a: }9 g) w. F2 M1 w$ y
9. }
   
10. else
    ' H- p7 I' P) @" i
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
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)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    1 l; s( X2 {* m$ W/ e
22. else
    ) A$ s* N+ W* x3 Q' V. U
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html