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 u( _! r  v! z5 X

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
7 u$ K8 r- ]1 R/ S: a
* s% g. g, E2 q% M/ P" H' b# w

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。

* B, R2 v. G; L$ p9 ~! F6 d4 g

1 ]. G  g; a* U

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。

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)
   ) x  v! d8 s$ @3 W9 O7 [( @
2. {
   5 p3 v5 L: ~6 H. H! P5 w! d
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   9 x- V- r; G" }& u) n0 o% L
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   : n4 x% z  v0 s6 t8 d1 X* U- E
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   # ?  O/ S/ Z6 u2 l0 E% O
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ( m% ^  [. _! E3 [: h/ \& W
9.     int ret;
   4 Z8 n" g. b6 l- F# }7 @
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    ' z6 y2 M3 r2 P6 a6 S  t& a. Q
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    ( Z9 V+ t% p% Q: D
14.         }
    2 y) p& _4 x! G+ R
15.     int on = 1;
    $ m# S6 _$ h) P+ {
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ) \" h# A3 ^+ l2 Y; Y! g
17.     {
    8 g4 A/ @- a9 ]
18.         printf("setsockopt error\n");
    " {( x  a9 e- i/ H/ X2 d2 @; E, o
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    5 s7 D1 O/ o8 L" ]
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    7 w1 T; y. O, ~* v1 v: {; j, P
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    7 G% Z5 y3 W( O6 p; }
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    ( ?$ e3 U( _5 M( O' P1 C5 g
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. 。。。
   
5. while(1)
   ) W& ^0 R$ N& O0 A  q& z
6. {
   + y2 Y( u) E4 M3 e% R# l+ o0 o+ _
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
     `2 a) C& b2 p. t' `+ V4 {
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    2 A0 X3 [. p! ^, l0 y% M3 a( ]% ?: ~
11. }
    
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);
   
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;
   8 o& y5 z1 [5 B% z7 u6 l
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   ( \9 W& m+ q4 w3 T% }& Y- r
5. ...
   9 B+ M) M/ ]& F7 k) v' z1 u
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ! p4 T! d2 v$ a' @! i
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. ...
    1 E3 J7 i" `: Y% A6 U9 o3 }
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    8 _% M4 v0 Z# B+ @3 H8 b
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;">
   - t# v" d4 c  Q, I
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" \
   + f7 N# Q- E/ N3 t  N. b: Y- B
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" \
   # u/ ]) F& j$ P1 Y
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   : {0 g/ j9 }* Y4 ]/ G
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   5 i4 U; b0 C% {; t1 M
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   7 y( a& U1 q& W5 j1 @
10.             STD_HEADER \
    # z. u+ j( ]) A! P6 ?: l
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    8 Q6 t( O% Y) e- W
12.             "\r\n" \
    : [6 K$ ]1 W, b( ~& J; u8 d! \! j  W
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ( V  I5 O7 H' s7 A
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    ' h& G" Z# |3 r, A4 ^3 J  Y+ j, C
16.         free(frame);
    6 H, p# i1 x5 t$ X
17.         return;
    # c8 S! l3 Y& g, P- ?& u
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" \
   % i% L! y9 o" z$ M) @1 E
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   , r# ~. M) Y4 D9 q9 A/ ?
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   5 C- {. i1 f. W3 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)
   * g& u1 _6 c9 ]
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   * q! g6 ~: }2 t9 s  A( P
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   # X5 n1 z1 L; T: G* L/ J2 X; V
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    # a, `3 L9 l6 B! x: f. F( X8 Y+ w
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    6 g5 G0 f  {  ~  d/ Q* O, ]/ m" p
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 ~4 Y. ^# q/ p5 z* L- M! d- l3 Q
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。

4 s, D7 U5 d3 x% X! |

8 P8 S$ B7 Q# U% {6 V5 t- k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)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ; W, n8 U5 M& |5 `
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   / K- U- \# l6 I# ~0 h1 }
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ; X* b* }+ A# Y& A4 c2 R
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
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;
    
14. }

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. O+ y  }. c3 E! z( g5 X3 t
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：
9 t0 W7 G% K( ?/ G, |% G

1. while(fend > 0)
   
2. {
   : P: `6 P* V" `  i7 v+ w4 f' ?
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   , e; L- J# J  _# q$ u5 O% |8 i
6. {
   , s" b8 l5 z. K) g* `1 Y: F: U6 U3 z
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   1 {, }4 P& ]4 T# D9 p
8. picture.fin = 0;
   5 k9 I; ?% A' n; |3 q% q& L. |6 {- ]
9. }
   7 n4 a% K- i& T& w. N5 x
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    5 u% i9 i# ?& z5 a" p
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    6 ~4 m. w8 Q* P, t4 {! S  |3 H8 j
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    + \. p0 d9 a9 v8 E6 i; J; b+ c
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    0 m& W/ g1 S; P2 E3 `% N. @1 C
18. {
    4 [- Y" _5 r: }* ^$ E, l& \
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    # d" I$ Y% F/ E9 [
21. }
    
22. else
    
23. {
    ( i0 R+ E, c1 D! f/ D. k1 v
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    9 p& j6 ]& V: }5 R9 X" W( `
25. }
    
26. }

复制代码

, G/ Z! {# f& O% O; B9 @7 u
% p# X1 j0 Z% [$ r! f# Y( HiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html