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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( S% q4 q) k  ]4 _6 z& ~: m

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
& r, ^6 Q8 a; {0 B" J2 y
; k! W5 C4 o4 c6 X" ^4 @

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。

: _9 {$ {9 o# |7 R" h* `

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 F" K/ B1 }! o一、HTTP网页服务器
, v3 p5 A+ ?, m2 I: ~1 [  D

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. {
   * X5 _5 }& X" f- `
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   , G+ }7 t0 C5 w
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   # N& I- X5 u/ Z6 w' K
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)
    6 M' `: W  c& |7 ?  l1 E
11.         {
    3 q" t; q9 t$ s& D. D3 f9 X% U, L* U
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    $ k$ m% ~9 \: `0 s' Z9 V
13.             return -1;
    
14.         }
    ( H. s$ b2 g3 b+ f( Y1 w; b
15.     int on = 1;
    : K/ h" a  M6 |3 g
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ' _, `% i* B& E: I; V) ?
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    , z! H  e, q6 n1 M
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    9 x# Q/ a4 i. e, }+ S( T+ l. [# |
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
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);
   1 a: p6 t( Q0 I9 C8 }" O
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   / X3 n: a0 P8 n) @9 p
3. {
   
4. 。。。
   $ c; q! k- I3 s7 k* v# R0 J
5. while(1)
   
6. {
   / Z1 D; b" Z" N/ t1 {% @
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ) L/ g/ v3 Z9 E' h
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ! T; K# S2 C- F/ {  v7 ?2 V8 w
11. }
    
12. 。。。
    + O5 M, p! K; T9 U
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);
   % I8 p& I5 \( G! `) _& A0 ~; \
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ) d) W' q0 l( p$ O& f
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   5 V( ^! ?) c8 r! g  P- i7 k
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   6 m& ?4 c, Y! J
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. {
   2 z* h& G' Q9 e1 a8 T' `& @& E
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   & K9 o. i0 _: S* R  }( o
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);
   : Q  ?8 k* d$ ^- u; j: p! y
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    6 N! K2 K5 K5 Q# ]; T2 Q* y
15.     }
    $ U- W  x8 |+ @9 S: w# U
16. ...
    " k( k: ?) p0 O6 F
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>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   / y, b) P0 c* i& k' m1 o
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   & s0 e% ]2 |! q: E3 d" ^
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   6 Z- n& ~5 [% {  t$ ?, Y( _
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   4 O& S. Y, B8 X' A0 s. y
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 \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ; i# e0 e: N# P! Z7 C( l
12.             "\r\n" \
    3 y3 ]" U3 z4 E! F! u4 g
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    7 O. u; H; t% ^% ^
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ Y' y% Q. _& C! F2 D3 y) C- ]% I0 q
15.     {
    & b; g' o/ Q1 A% y. i4 ^
16.         free(frame);
    
17.         return;
    : d& o7 b$ _: w2 n" C
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" \
   ) R' @* w1 X6 `) v8 W
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
     M" K+ I4 g2 j$ b  X8 Y
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   # t/ c/ S- E) {! E
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   : f! Q7 ~( @% T4 b" F
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    . W7 |' Z2 T  Y9 j4 O
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>

复制代码

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。

2 g. V* d) c: V2 Q- c

4 K! F$ Q7 u0 y' }6 R二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
0 T' \4 @% i2 G6 n

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   * U) y$ s2 s! K* \0 N- A, \+ H; K
2. {
   / r3 |5 {& m. c$ r8 I1 S! ^
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   + o9 i3 B8 i; m8 Z! L2 m+ }2 X
7.         return -1;
   1 t4 ^3 d/ B2 x7 S$ Z3 s/ e
8.     }
   ' M  z1 r. ~2 K- B* c
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. }

复制代码

' j1 h$ A+ ?% l6 c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：
7 l$ [: A; z/ x+ t9 e% W% @

# B! G' ~$ W  V

1. while(fend > 0)
   0 t# r8 L# W; b% P
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   / w+ R  i7 C/ o7 F
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   1 e7 R. g! i% _3 Z3 U2 z' m, ]8 I7 L
6. {
   - `  K: y1 E) |1 g3 R9 u3 d: q
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   ( ?. o5 L. u% Y; i
10. else
    
11. {
    - `0 v5 A/ |, p
12. picture.length = fend;
      i+ e  q3 d8 L+ n. a
13. picture.fin = 1;
    9 M* @: }% r/ E
14. }
    ) F; w# ]6 p. g' p
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    + f5 ]  X% A, C. V
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
      I2 n/ [# V; N/ y. |0 c
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    / I5 U, p0 [: t
21. }
    ( x1 y5 o5 u, ^& f1 o
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    1 O% M% c% M: F8 {9 Z
26. }

复制代码

* A! p' @% d4 A/ _
, C2 R) ^+ r$ x

. I9 p6 S5 U/ [6 ^iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html