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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. H) x- v* Q! d

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

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。

0 o3 X# g- l8 w4 O( C' f: q1 T! X

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。

0 p0 d4 h6 a- 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)
   ; |7 l6 G9 J( U7 `; h; g% ~
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   8 u9 w8 w, H* O/ @) [
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);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    , ^# i  }( o/ @
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    7 k! w: t6 o' U/ G1 H4 q/ G
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    7 k5 Y" [; C" O
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    ' J) q3 j. }% w4 \+ y
19.     }
    , Q4 k; [- _7 i) o) m* v8 d
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    1 l/ _+ Q, E# ~1 |  X$ E
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    1 E" i- u$ ^! q: S- E$ C
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    ' k" }( z! T) |4 l  e" P, c5 K/ y1 F
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    & q/ H  y( a8 C/ J% B5 L$ U
27.     {
    # W4 x8 F+ ~! T# \2 N
28.             printf("Listen failed!\n");
    8 N: H* S( T% D  t/ K6 |
29.             return -1;
    
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. 。。。
   - a0 f3 j! Y6 ~9 H2 w/ A; _6 l8 L2 x
5. while(1)
   
6. {
   % z' u  J% K) {
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   2 k4 k, _3 y& @+ ^0 P
9.     。。。
   ( s) M- z( H- P4 r0 c
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    6 s% l+ u3 f& p# M
12. 。。。
    0 {6 r/ |: o; T! C8 Z7 k
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);
   + h& v0 T0 K/ |
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   9 R# _% e1 _( c2 X( P8 b; Z
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ! B# o2 t% ~5 [1 D+ e
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   $ y" G1 _+ L; j0 k" ~% k
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;
   ) v# t# w) \. R
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
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);
   3 `& Q* ^9 i) |' P$ `* a, @. e8 v
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   & Q4 C' x# v  ]0 L: B1 r
10. ...
    5 g- x$ q0 ]- c/ K, d* O) a
11.     while(1)
    
12.     {
    - H: b& j( @+ i
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    + o1 c7 ^1 o; j8 l) C
14. ...
    0 v7 H, @4 _/ x& z6 l7 {
15.     }
    
16. ...
    ! c! m  e; P% n( t# P2 n% |
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;">
   0 G7 ^  ?8 z, x& l4 g! ~
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" \
   * c" n6 b( u# ^! @1 L/ I4 D9 J) @
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" \
   - _" N5 f3 J: b
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   / ]" {* R1 h# I" e) J
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ; l* X+ `7 `  Z/ P) F
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   2 V% \7 o$ S- U' f
7.     printf("preparing header\n");
   : d. I  r1 h! g9 C0 s1 G
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   # L3 ]# B/ ~( x0 b+ ~
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    ) U, V6 J9 F  m# R# t8 Q4 a. w
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ) I/ |) q7 ]  P% |) @# g2 `/ c
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    1 m- Y/ P7 _% n5 x5 R
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . X: L# ^+ ?3 w- f! [
15.     {
    
16.         free(frame);
    ' E- L6 Z4 m2 p7 X: d7 [4 t' O
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" \
   , q' }2 [5 \  O+ B0 L1 o) h
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");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   8 x' t$ _. ^$ B4 W$ Y9 v4 ~
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   - ?* Y5 N" v& J2 I/ E6 r
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    - L7 n, M" h5 K' ^4 e2 c8 Z. L
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
- j8 a* Q3 x' K0 d

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
     a8 G. ^; R& h3 x
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
     L9 d3 T1 i% F$ J* \
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   ; @; ?2 W( ^! a4 L4 O
8.     }
   1 C- L' D0 r  P; Z  }
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   / h0 q: v, k7 Y: K, M7 I9 m# V
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    6 J$ r9 c. b$ `' y% B# s
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
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：
" q9 H3 ]2 a) @/ V; K) Y) ~4 G
# N0 H, p( e. D; _
2 n% ^" _7 i1 N0 X

1. while(fend > 0)
   ) F& b( S6 v3 A; {5 k
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. {
   $ m+ w& @' F# {5 E& i
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   5 I' A6 ~& E1 s" R- \6 v3 ]4 E
8. picture.fin = 0;
   & ]+ l4 J  o/ P% Z5 K
9. }
   $ ?- M7 L0 F+ T5 J2 h# W3 l
10. else
    
11. {
    / f7 v7 z* r1 x: A+ A0 H
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    - B4 d( Y' [. w( s9 l8 G, M
14. }
    - p8 F6 G" ?4 e9 L1 P
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    9 r" v+ d% q9 ^+ f
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;
    ) Z+ M. p2 c- O% s6 x
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    9 @7 y+ Z/ B2 H7 ]7 _. c
25. }
    
26. }

复制代码

: N$ r0 p$ i, a- Q, t$ L+ i
* F: \3 }4 X) diMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html