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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' b2 t# s2 ]+ H1 x( D

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

$ V3 L. Z$ h' C( l. F8 j$ l

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。

3 ~6 h2 l" H/ l$ U+ e

% x; z5 a  h- `% ?* s* p; I

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。

  
  0 U* k' k' J5 k' s% y2 U% ?

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)
   " j( Z. d( a$ r5 h  ^
2. {
   * G3 Z9 k& p2 r" o4 n* b
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   4 r2 J( _3 o8 U8 k8 X3 c8 T1 [
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   - g! e/ s, J  L8 b
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   7 c9 x- G- B! g6 A5 K
9.     int ret;
   + g1 G; B+ L# R7 g  W4 @
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ; R1 G  O/ h: w/ L
11.         {
    * R+ r' b- P) E! Y2 r0 y
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    + a" K8 q0 |* w
18.         printf("setsockopt error\n");
    + I9 U1 N# V' ]+ S
19.     }
    6 {- ~: z8 N* w1 M" }
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ! ?- I0 l8 s, k; V5 u5 v7 l1 ^
24.             return -1;
    
25.     }
    * b- ?* X! O8 C! h1 \7 P0 ~, ]
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    6 C& F  u' g# @
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   4 f% @7 w% B* }) c! E
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   8 b) {: X. b' Y
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   ! b: v8 k; z- c2 G/ X1 N
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    . b7 V2 R5 I& a- l: O
11. }
    1 G0 @# K4 l: w* s
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);
   " I  ^, f! I4 O' l
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   : W0 e. t  T. f3 y3 }3 w4 ?( s* e
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   3 }) F! ?6 G5 O
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   7 z+ K# {0 j) K  K
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   4 v( y) b4 r* P, 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;
   $ K4 Z/ D  a2 y3 Q# V6 Y2 ?
3. int main(int argc, char* argv[])
   4 U+ n: T5 ?% u$ m1 N' P
4. {
   
5. ...
   ' D9 d% s8 o0 I$ _8 n9 ?' y5 Y8 R, V
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   * J: s( _' U1 n+ }, r: ?9 e
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   " L. E! K  w; }
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. ...
    
11.     while(1)
    4 F- X7 I+ V( B" v& B" W
12.     {
    0 x, a3 L5 ?# E4 u' g) C
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    ) o1 N, y! Q% ]6 _% l# l* L7 p9 M: e
15.     }
    " A* U, t! L/ G7 X; D: C5 G
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" \
   
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"
   6 p8 E% P% A  Q+ |
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   ' V& ]8 q+ n, W7 a' u1 f
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   % Y8 e5 ?! U, q8 h0 {
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ( Z; U5 F  v- h5 W' e( a0 p8 i
10.             STD_HEADER \
    7 F  I& J% i8 F, g1 `' v2 a
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    9 Y. C4 d3 ]4 U4 s6 V1 r
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   : N5 U; J( L/ P; q
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ; @% o6 R, X/ h  S3 x* o% e
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   % ~, V( h5 m1 j( n6 Y/ x
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   2 d1 u+ K* p5 b1 Q' `  R% v+ l5 d
8.         printf("sending frame\n");
   3 m+ K( q% j2 s' g& c) Y$ O
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   9 E- Q( _/ N; |; F" p8 P2 J
10.             break;
    , _. r' d- L+ N: J: k  s
11.         printf("sending boundary\n");
    + \  p6 T8 f3 r3 m4 {8 c5 d3 M
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。

% @( w) B* c3 g  q: r

9 Q  }& Q! l& A9 Y% E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)
   4 @$ A8 ^$ K" [, N
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   & V' d$ h( p& h% e0 ]: f
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   8 x: Z6 v2 E( h9 y
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   6 c2 k$ z. b5 s/ ~) K
7.         return -1;
   
8.     }
   $ H" J" n3 T5 C3 @9 ?) f5 H2 p
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：

5 m2 v, ?7 a3 E5 D/ x! H3 L

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   7 O( C' n2 I) d% b
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   & _. B( @* r2 }/ t/ `1 X
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   ) f7 {) A/ k( H- r  b
10. else
    * U- o( b& U, |' Y  Y
11. {
    
12. picture.length = fend;
    8 P" V4 d1 t1 ?; e) U6 W
13. picture.fin = 1;
    1 f! U3 {; H# f% i& m0 y
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    & ^9 Y8 F, ?7 R4 e% b7 o( G
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
      N  b/ Y8 \5 E9 p$ I. ~4 x4 K
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    $ Y7 o; n5 k- s8 B
20. return -1;
    - @- B/ Y. p8 i4 ?  w5 d
21. }
    
22. else
    1 g& ^6 ?0 M# U  K  t# X/ [4 K
23. {
      E3 v2 R% a; @$ ~! [8 o  Q
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    % P$ ~/ P0 T$ i2 L+ S& W
25. }
    
26. }

复制代码

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html