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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# y* X+ U3 @% e6 |

* T. y! m  j" L6 a* T; C$ l4 [

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

' C( O0 d, ?0 d* G: V* \9 f

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。

/ _* u7 v5 `6 `; y

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。

& v8 ?& b& Y: ?6 s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)
   ' R9 d: }) a: s3 D* \0 H) G
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
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;
   $ y$ U, c: u/ u4 C
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    : X5 |& A- j' o. c& R1 E
11.         {
    0 f8 I5 e$ J) a6 E# t8 P0 V" _
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    5 i& w4 z4 i8 s2 A$ ]
14.         }
    ) d0 N/ ]$ {1 G# k7 e
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    0 O+ |7 g7 ~+ ^* V1 w0 }2 p1 o
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    5 t2 P7 x' x) b% }
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    . ^% y  S7 J* Y4 `& W6 b3 O; o
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    , m! f% p, f0 [5 S* C  u
27.     {
    ' J: |& e/ n7 x
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);
   ! s2 |1 ^, P! P9 u  @
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   : l- L) d/ m- B0 c; y+ I, F
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   : j; @" J8 R# H7 |% c
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ; V0 Y; F+ s) ^# G# @& d
9.     。。。
   3 i4 s# K# w! d, k/ A+ E8 D- K3 ]
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ) {4 [9 y+ p4 i4 @7 z
11. }
    
12. 。。。
    4 H1 J3 k9 G5 R& z2 S" x$ `0 |3 ^1 K. r
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;
   & N, ~! I* P" M# C- O# g& C
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   1 ?6 C! c5 j! C* Q
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   : @, H6 |/ F( l8 j' H6 {/ t
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;
   - p; u0 }' o: K4 P, g+ t' A
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   $ e2 K8 m# ^5 ^1 s9 Q. Y
5. ...
   1 l2 i+ m3 [, N0 h# q9 {* z; S
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   6 Q# F% I  Q( M4 i, ^; |1 a
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ( ^" I' A7 J. h: S% U
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   - s8 e7 I/ m. D& R
10. ...
    1 Z# S; P3 A5 L/ t
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    6 D/ k$ B) A2 x- k! |
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" \
   8 n" Y( K1 T. ~0 c
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" \
     I" D/ d" k+ H7 o3 T& P
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   $ L; w1 {1 E7 \
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   + g. d  B4 t+ [6 f0 ]& g( _
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   1 E& c% \& G/ v# W5 z- n
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   - z, {# ?. h  R9 a4 m
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    8 ~: E, }6 i( E' C
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    . {# z) h9 L* [
17.         return;
    3 ?8 y. X; Q$ u9 m5 p  r- V
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" \
   1 a- c5 D! d8 x0 a; G
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   2 V0 P" R9 ]! E
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   . S8 x; ?3 {% T# E2 g
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   7 O+ S, h: ~% m  I" N
7.             break;
   4 k) [! i0 Q1 d; i6 |, i& x, _( |: c3 o
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ) W9 ]  k( B8 k' k
11.         printf("sending boundary\n");
    # K; U3 ~& j* R& J
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . r% X* ~8 M0 d" M, w% [9 O& ^
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。

* }1 o& {9 E& S, _3 z7 w6 B3 E- t

- s; \+ f/ Q: o二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
8 k# k: ]8 `4 S, f: I

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   * N9 k; A) B5 ?0 P
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   , j9 H/ Y8 g& @
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   3 ?0 Y( y$ E. e! N  ~2 F% }6 I: A. l
8.     }
   ) V% u# R: q# }7 E
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);
    + u! x" D$ ]! k/ {# e! T) u
13.     return 0;
    % E9 [# r6 o+ W; b
14. }

复制代码

8 O4 q- D, M# m' C# V9 ^8 R! ]  b
% |0 t/ O1 P! }2 o8 q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：


  j% p3 C4 v+ O9 ~

1. while(fend > 0)
   ! Z2 }1 z( W( T8 e$ R: b
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   " @4 v( c. @  N+ Q# V
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   7 r, K$ W4 N4 J3 l$ z( ?, |
10. else
    , c* r' n$ |2 U8 N4 b! x6 C- q
11. {
    
12. picture.length = fend;
    * J+ @* Y- o5 s3 n' Z
13. picture.fin = 1;
    9 E; k3 R. D1 }$ S
14. }
    % H7 J7 [5 R. p0 X' s
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)
    $ X6 M) x! M8 d$ y+ K
18. {
    ; k( J" o6 F, Z5 q$ N
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    - v/ o2 W7 y3 i, V- n  @; F
26. }

复制代码

0 c/ C+ K* X1 T; r* Y8 i+ e

7 ?4 L; Q, m) h- i
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html