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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8 }$ T& g4 x. d" G6 b

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

' f1 k* v" i2 T- f* ]2 J

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。

  T; W) g, T" K

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)
   
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);
   % h0 x3 m- M/ }- X8 V: }
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ( J( u6 a& ~  X) v
9.     int ret;
   & m6 s! B. G) d% u6 y0 ?
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    % C/ W" @9 F. i
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    5 e9 A; E* Q& T/ E
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    % h5 l1 @( v2 e! g* M% |7 Y, L
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    9 h2 n. h" w; J' o
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    + A& K9 O% U6 ~' m/ A
25.     }
      e; D% Y6 v9 z2 N1 a; V9 O
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    ! t! p8 l5 f$ c" E* f- H8 f
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    1 z, S1 R. O. ]1 _5 N
30.     }
    6 R) k4 T& B* _2 M- m2 G
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);
   / p0 {# m+ P* {9 u+ z9 G
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   , ~, R& @/ |# P
3. {
   1 \' b3 ~+ q7 X# X1 M
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   0 x. v2 v! ~; Y6 {8 }" I
9.     。。。
   6 z( T( H2 c' @5 U; H$ [
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
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 e- H' t& p. D0 G; e; {
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ' D& h2 o+ k) e) T( p5 n
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   , R4 u1 Y/ {3 |8 z
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;
   / b) i5 `2 I. ^% M( w; V2 g$ ~
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   # N% t* m! [$ d+ Y8 U
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   $ F7 r$ b1 p2 d/ B+ B
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    " ^  Y5 \8 ^7 N4 y% B4 P! K4 _
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    , b( J& e, L3 \) ~  Z
14. ...
    7 E8 e+ \( M1 |5 k
15.     }
    ! R9 U. \5 b7 I* ~" X& ]# S+ {* `
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" \
   3 e6 @$ b3 l; l7 _
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" \
   ! B" I  V1 |, u1 `
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   $ c4 x$ `2 k) s; Q
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   8 F; a. \7 G* a) \
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   . L! S% V4 r& i9 C
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    9 ~6 b9 W8 c) d# E4 Z2 E4 ^7 F
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    8 G, y/ [8 m/ O$ Z8 i/ f) y
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    ) G: X+ @3 f3 @& N
16.         free(frame);
    
17.         return;
    2 A" y+ h) [, J  Q( d" ~  f1 T
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" \
   % j7 z$ x. @) ?, \- z3 `
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   " R2 _, v/ u" x& {7 x1 D) L6 o
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   1 Z( H7 e& Y8 H8 f4 N
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   / b  h# u5 J8 }
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
     P4 E" q: G) o$ F
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    - w0 d7 }- B6 @: l: U0 w* @4 Q
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 N  d0 N2 ?- g- v
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。

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);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   ! J2 f' o3 h4 F" k; l& `8 r1 |+ R: j
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
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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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：
1 A: t! ?( W8 N7 B! Q/ v
+ Y0 i* q8 `7 M: [) G

1. while(fend > 0)
   ; k0 \" t! Q2 Z, X0 K
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
     i5 P& x0 W# W% c! V- Z) X+ X
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   2 I6 [+ w/ k/ L7 ?9 ^1 J
9. }
   , u- f: i  y( A& t1 c9 v$ T, [
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ' i0 v0 c! b. T
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    9 K* W+ ~6 b' b# I
17. if(sendbytes == -1)
    ! g" |( M4 W# J3 x
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    ( f$ B" c, J; t
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    # \. @& e. d/ G3 |2 e
25. }
    5 t7 }' ]/ P1 P1 o) F) D6 O
26. }

复制代码

5 ]# y$ I) m9 f+ p! ?

2 e$ ^/ \4 B% w! [iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html