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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1 j8 w0 F7 k" g' o7 _

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

: Q* A* ?% _1 r  ?: E: s# C

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。

: {. _/ [# V9 {# C* ]$ z; ~% r; `5 {

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。

* N8 L9 b$ Z4 }+ E  g! C6 `一、HTTP网页服务器
4 U- j4 k# @" z+ 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)
   
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   1 z, t4 G' o$ v4 c
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   7 F. y1 N: P5 b4 R  i1 A, i
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   7 i2 C7 P/ j. s; n( j$ [) x
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   - T/ F  Z: `& }+ \+ q# U
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   3 A* z7 J" F, ?, N7 N# n6 d5 K
9.     int ret;
   9 \3 H2 M8 p; k, T; i" 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);
    6 v& Q' \5 F! A. L& h: J& D
13.             return -1;
    . c5 \8 ~1 T) M# f) ~2 N
14.         }
      Z/ Z: u/ I( x* v( b
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    $ `( v5 A1 f. F$ M7 q
18.         printf("setsockopt error\n");
    ; \  q! G+ T  l  s
19.     }
    & Y( `; A; w+ L5 x6 Y: q
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    % W2 ~3 ]0 d3 B
21.     if(ret == -1)
    : N4 B  u, y* `( @' i  d
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    * S* r: ?) x/ {) f! S4 a6 y
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    1 n5 d3 F! L1 e
27.     {
    " W4 `6 F  Z2 z  i
28.             printf("Listen failed!\n");
    3 m$ C2 |% ]2 K2 n, L0 P7 s
29.             return -1;
    
30.     }
    5 L; u- J0 a! ]# x& r8 B) [2 i
31.     return 0;
    * a/ J- n( M  n
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);
   0 y( _0 s) a! G( P, |$ t1 S
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   ( I0 E) E. e' _  q( Y+ N0 Z
4. 。。。
   
5. while(1)
   / a) `" S; \9 W3 }' ^% j) S
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   , y6 t1 A6 f" \) ]3 a  c. d
9.     。。。
   6 z; G4 Q; Y/ J) {0 O
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    2 x# W& c0 F7 K9 d, [) J% c. T
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.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   & @! o# H; n2 d) v# i, }
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   . y6 J9 T' X- f3 N- j0 c+ b
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   
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;
   : f; M- \( l3 ~, o" [
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   ; ~+ O  Q( t: Z) D. d8 [# k- U( @, Y
4. {
   ; K6 J% {. t. f& S/ i+ c$ c' ?- a
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. ...
    , K7 ?3 d6 b, z1 \# e+ c
11.     while(1)
    
12.     {
    4 A# y* }% ~4 C! A
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    1 K8 T7 |& H1 X; u0 [6 r) W
14. ...
    ' F& i) R% w  Q* y9 r( {
15.     }
    5 g9 m/ G' Y/ L7 q
16. ...
    ) r, Z; c! H4 s6 ^; w) h' [! _( ~3 d
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" \
   ; |! D0 q) b' x; K3 R
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ! Q& c7 ?8 j4 G) ~3 O- |
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   2 `( \8 N# N* X$ a4 R8 [
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 \
    , z! }* x% k- h( N2 X( P
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    0 N" x+ S0 d& {% u+ d6 Q. x. K
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    8 N# g& ^' k2 _" g" \2 p- B- b& F. T
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - Q( I# q: v2 E& j- S3 G
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    
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" \
   ) p; _: I  x3 w  P; u' b9 U  M
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ) w5 D0 [7 v/ y$ p7 l7 B
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   9 t* D% n# c1 n2 ^' R) c  u/ N  D
8.         printf("sending frame\n");
   , b2 y1 `( e" O6 {9 f
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   & s& N& v$ n5 ?( L. Y. r
10.             break;
    
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。

8 ^6 R+ J, W* O3 l

. g  n4 |; _( V: ~) o5 n' n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)
   + f& t/ X# `) k0 u4 e8 d& ~
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   & ?# e  \; ^: L- Z0 r7 v
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   ) |) |/ b3 a/ ~! r# `. S
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   5 C! a; c- Y. k
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    - |( P+ ]! h7 k
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    # a  A9 k& I. {8 F
14. }

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* R$ b, n9 M4 C  a6 l1 {
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：


( a8 U& w  V2 e, m' Y# Z: @( R

1. while(fend > 0)
   - i5 I' l$ ~( [& O& G" W* Y& A( Z
2. {
   / I5 O0 X& }6 l. W1 U- s3 h& a: q
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   # c" p+ ?7 {6 M# X/ L
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   " B8 Q0 X0 L/ d! m
6. {
   ) w' c/ i6 G( ]% q8 M" j2 Z
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    ( t' G/ ~: Z  x& Q0 o5 }
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    5 Z' B, T" l6 y1 k% u5 g
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    2 J" v* K+ f# p8 L( b8 ^1 _
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    , R& L( L; u$ R- m" w; _7 t
17. if(sendbytes == -1)
    9 e3 G  b* i7 V0 n  x- n# i
18. {
    6 G8 B4 L+ A( }
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    # c. }. N: m$ y
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    ' [; ~' Q/ J1 k* b( u. C) ^
26. }

复制代码

8 j2 m) @& h( i8 |  o' c$ ^, l
6 x" C9 ]+ o' I9 [: c" c1 ?5 y

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