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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5 j$ A) _  J! e. L4 L

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

& r1 {; T- d9 Q; s1 N& P

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。

; E6 B$ Z- P* a一、HTTP网页服务器
) d1 D6 `  x) l" x* N

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)
   / U; S6 l0 D& E! F/ r% D3 G
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   6 G9 _3 B& s. ?( [
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   % s! p$ S9 @, P8 @8 h7 }
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   9 E8 ~- y( [0 N  w# \# Z
9.     int ret;
   ( p  o2 L  ?. j% A- D' U
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    % _3 p: ?& C$ i
13.             return -1;
    
14.         }
    & i' F7 n& D7 P) d+ R0 l0 O: G
15.     int on = 1;
    1 g4 W; P0 d4 |  a: F" z+ T' l6 a
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    + c* K. H8 q2 l  `2 e
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
      ?2 _" K5 s& R4 Z) g8 L
21.     if(ret == -1)
    ' E5 v$ T7 Z& \( v7 e4 N3 e! v  Q( X+ w
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    4 G, ~( U5 b- ?) |$ ^5 l, s4 a  L
27.     {
    & }+ e3 ^" u9 {4 R4 R3 B. b6 k
28.             printf("Listen failed!\n");
    2 ^0 j1 z4 W" u# b
29.             return -1;
    & }+ {5 d" w) k  `3 I
30.     }
    , Q4 `7 y; N- I) t* ?, b* E6 E
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)
   1 ^! u/ B0 F  _( d
3. {
   # j( x) Y5 H7 w
4. 。。。
   
5. while(1)
   " A2 G+ A# \1 c# Z% V
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   - k9 ^  F6 d- z$ X. K, W
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   * X+ C/ ]& @4 i0 [( H4 O  u
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    0 W9 r; H6 Z- `9 s
12. 。。。
    0 u) y) b; T/ z9 V9 q! |; W% ~
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;
   & [0 u& F0 F; J- H8 J% O
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
     L* c" n  f4 e" N  n
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   $ Y- q) C- j" w- n" a3 @
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   % T$ M* C; }8 ?$ ~4 R+ A
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[])
   ) H5 R  _) s8 P8 @  P4 o, L5 R. G
4. {
   . T3 z) R3 O- Y
5. ...
   % z7 I; z  {5 a
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   / c  v' s! h& w+ L4 h
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   0 f  v* v* r$ f) q; s
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   3 W) B/ a0 j7 g. s
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    % `5 c# D# E0 n
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    6 {) J1 R1 r% u6 D
14. ...
    
15.     }
    * H) V2 n# r" h5 Q! ?3 T
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;">
   
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" \
   2 k  v7 B" ~( S  A
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   ! g; O: r) o4 N6 ^0 N
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   9 T( G$ I/ c( ~. `- o7 z% v
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   " Z* d3 b0 l  K& F' ?, H' [
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   + V$ F$ n6 C8 g. w( x
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    $ b8 c; x$ r( H" C* E- |6 g! T$ W3 W
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    8 ?( t2 {$ O+ D  S/ H( {  B. l
17.         return;
    ! o/ d+ T$ u! |# q' O: F
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" \
   4 Q! n2 `4 V# y" V3 Y
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   + ^' L. b( v  {, K4 @/ e) |- ^! t
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   0 Z3 Q$ f+ a; S" n. j% I( H
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)
   
10.             break;
    % }9 ]! ]7 G( F# m  `
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。

( T( F+ z* `7 K3 x1 e. X: ^; B

0 s8 Z4 c6 K. ?/ B0 |; d& {! D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);
   ' {% [% G! N$ ?3 x+ A+ B
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   . s3 _. X9 Y3 a  g$ b3 T9 p9 M1 G
7.         return -1;
   3 b" C1 I2 F9 {
8.     }
   ) e3 k5 P6 f9 G5 ^& t3 Y& p
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   2 ~+ R* I9 d$ _8 H: B
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    + `/ |& A, u' Y/ U% _4 \# s1 O
11.     addr->sin_port = htons(port);
    $ F. c/ {2 r  u8 E; T
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ' H5 P: b3 o3 r9 I' |; s3 I5 V8 y
13.     return 0;
    
14. }

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5 k/ c5 M" d* l7 h# {9 D
. K& f: Z  A  e6 f8 L1 x1 F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：

- Q5 U1 j! B2 u" \/ O5 ]) ~

1. while(fend > 0)
   
2. {
   8 K3 _8 m: l0 Z6 u% y
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   : \' x! b3 N- S6 R- c# k6 D
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   + N3 \- E$ I. y0 @) j
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   + [7 c# t! O$ @5 y* D6 r% y# b
6. {
   ) \$ k7 `! v3 B! Z
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   % R1 x/ F" @6 ~( X
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    # [$ G. ^' j6 t* X) j: Q8 l% a
11. {
    8 D3 G) }/ o* B9 X: H# ?+ p
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    & B0 `  E4 `3 y- J
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    & d2 N6 `( L# q, J6 \& v
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    & U* w- P0 h0 x" k: n
17. if(sendbytes == -1)
    5 G' [& {! @  C  }- U5 N
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    + w( D/ z+ K( d3 z/ L
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    / ]; n, h, J( X6 {+ D
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    ! `) L& _2 E! \. x$ I3 G
26. }

复制代码

3 K! q3 R8 [/ [$ \5 l  i& T
5 \9 d3 K3 P, F! v8 N

0 N/ W6 {8 c- N6 c3 k
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