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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. V8 @( W6 v( n1 n  N

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
6 G# j% 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。

" x+ C' T2 c+ D! o5 N

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
+ D" r7 O) @- y* |, z( U. g3 R

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)
   * a& u( z0 Q/ n! }+ B+ s- ]
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   & P3 \% d# B/ B5 p/ J: z0 E" v
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ' C) {0 G) S' K. U( k% X6 e
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   - `2 L0 |2 V, 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);
    
13.             return -1;
    ( n; o9 j6 n- r! h
14.         }
    8 h, t' L& e; ?& r
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    " \) i* s: A  w4 I3 W1 M
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    $ g/ w  E: X1 U* [' _5 O% T
25.     }
    2 a$ @" K) _0 A
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
      \1 M! N( \# q
30.     }
    / c5 Z- p/ P+ x# h% U  o1 {+ B
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 T6 o: s8 h% T# K) X" I
3. {
   7 g3 ^+ S: v. l4 k) G5 ^4 G' u: H
4. 。。。
   
5. while(1)
   4 N' E: ^5 q5 t& y; c
6. {
   % \! N& n/ h" ~3 {
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    , k1 c& y/ ~& Q5 u9 _8 Y4 ]7 {
11. }
    ! J- M, P* ^  R/ M, u7 R
12. 。。。
    ; B. t) E2 y. I7 T( q
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);
   " r% y- B: [  N- \% W6 i
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   $ o2 c2 Q3 v  F7 D, b1 v5 W  `
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   2 ^$ v. S. ?% O
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;
   9 O1 n3 c: Q+ g1 g8 Z- v
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   / l5 q  u/ \. {9 y
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);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    * y9 W8 |6 [* w) i9 y
11.     while(1)
    4 M3 ~, n4 a3 ^8 E( C& H- Y( m
12.     {
    ( t- o. K  B" }* U% b  r& ~# f
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    * l5 g$ M5 C! i& M/ ~
15.     }
    9 w1 N/ R0 p, x5 E6 j
16. ...
    + V3 g+ ~* F8 Y0 b( i4 K  h
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" \
   
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" \
   ' d: f6 I, h2 h, l
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ' ?2 a6 e* S% l3 r: i9 }& r3 ?  C
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   - R# w. R4 ]- y* h4 o; H; C5 o4 Z
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   & Y& _# A* n. [( _) p' Z  [* V
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    % a$ X& M8 |0 g
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; g7 e# n4 r- P" y! S
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    # y: A1 q- J# i% b
16.         free(frame);
    
17.         return;
    ( ~1 B) `. e1 Y- z; I% z6 A, 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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   # {* N$ {: \; o0 j" E
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   , H0 }5 }8 _  r- I, s
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   8 A) f4 p2 h+ }; V" |
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   7 I7 W7 F2 A, G. h( o3 k
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    7 D9 `( y0 [& I/ s
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。

" x+ j! h$ s1 n4 J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)
   5 ]0 V; m. e8 r
2. {
   - ]1 y; I( F+ b/ F/ N& s7 M
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   3 y, |% _9 A% W, m
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   0 t8 Y/ W3 V9 ~+ g! b0 x. C
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ( _% k( e8 D$ {: m" j$ J+ C% C
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    # G, r. A( a% G9 u8 W8 J1 h
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

! K2 r7 y) L+ l! [
9 A  X% M( n+ r5 x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：
+ j9 Y7 Z: }  |6 z* a; `

1. while(fend > 0)
   9 E% n: S+ x2 k, F+ k# F
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   2 S2 Z1 v0 J, N+ C1 S8 Y
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   ( z2 H" }9 O; v: Q
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   1 `+ I6 y0 K- N$ I: e
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   / ^" ^- }! t. T, I* `9 {
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ! A  M& _+ A' {
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    $ y0 ^9 l% H$ X. b+ w$ k( w/ K& O: a
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ; C- U0 i+ i! i' |  r3 A$ A
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    . k6 w/ V+ O; u6 a, {5 O
21. }
    9 I0 C. z2 }! S- r
22. else
    ' Y$ H; w% _+ P0 R
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    9 z6 i. i5 U. e, c3 f$ Q
26. }

复制代码

8 S+ E* \' u  O
. A" X6 X% E" e: W% X6 ~, ?0 W- `

3 e; h% z# ?8 u9 M4 P1 h
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html