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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' j; M0 a* N5 [: t+ v

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

+ r+ M: L; F/ M0 S& 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。

+ i; f  E8 `; n* X# e2 C

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。

  
  8 B. h# b$ V% s4 a8 Y3 |

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。

: ]2 Y( P. X3 s8 O2 u, l一、HTTP网页服务器
; a# h+ U9 Q& K3 k5 D/ `( {

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)
   - _$ z/ c# k  z- B) k* G
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   # q! Z' F: j2 q9 a
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   * _8 H9 |" V8 b  n. w
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   : {2 Y1 o: q8 @
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   6 v! F" a6 w" B2 U, n0 X
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    3 Y0 \+ E: ^3 Z7 @2 S% f
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    2 ?- f+ R2 ?* x" a- o
13.             return -1;
    : i& U3 `, [/ G& M- f+ N& q, A+ m+ i
14.         }
    ' I7 B. l2 `8 w4 C
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);
    ' Q4 X: U. t. E
21.     if(ret == -1)
    + G$ g1 x, m$ j1 Y, C& r- Y
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    3 q* c& Z0 X4 M4 g8 x# r7 f8 O* U
25.     }
    . K& ~# @7 `- C* [7 k; N
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
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)
   0 c6 y: B: x5 g1 m0 k2 R( F) u
3. {
   $ Z- E( D: _5 v' u- ^
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   . H* k6 N1 V. J( ~6 s4 R  v2 E
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   1 P" k- i8 \5 _/ [8 F
9.     。。。
   1 O9 X( b1 P$ D8 B4 z5 h8 [
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    5 `% G& f, y  k' ?$ v
11. }
    ' p0 c" I/ G( d
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;
   7 k3 w$ N5 z) D" Q# c. Y
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   5 L9 v, K# u! E/ `! j
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   4 {0 n+ |/ o  X$ q, x; c; |# T; Y1 H
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;
   ) d6 D8 _1 G! W1 s  g5 ~
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   : h+ x* `+ w8 b/ V5 s' g" \( v/ F5 o
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   0 }6 u5 C! Q+ V3 n
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   9 M5 v8 H2 s; Z7 X4 A1 [/ H9 Y
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ' Q6 r: d6 r- g* {9 D6 C! D
10. ...
    
11.     while(1)
    0 S) f0 l# T8 }! h* T) e% o  h/ A
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ( [, a' w, U9 A8 v* k9 N! \
14. ...
    , z9 n5 v* P8 _
15.     }
    
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;">
   5 F+ B( R$ h, D; o
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" \
   ; R0 e8 @5 j9 z& S: {
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"
   ! k- n/ q6 X; c
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   % W' v6 h, H2 x
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   * H1 b2 C( \5 u; s
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    " t4 m. Z. d4 W9 U4 ^% l
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 @! l; `' r7 H7 c& Y* c
17.         return;
    6 A- l& {6 ^( K+ M6 D1 L9 P
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 X1 |8 ~4 V
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   / k' x; w* g# C8 F: E; f9 h7 E
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   ' @9 t4 Z& M& W, H; d
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   * D7 A) F! I+ s1 H# f0 D- r9 f
10.             break;
    $ ~9 H5 b4 F. `: b2 [5 P6 E& d
11.         printf("sending boundary\n");
    ; S# C; q( t4 W1 [. r0 _8 i* o- Z
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    4 d6 x# v, X' X
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' y0 I7 S" @4 b; X' U0 ]3 X
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。

+ y% y7 I6 V1 b2 j1 E2 O

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)
   & \+ r+ L8 e# a5 y: g: U7 _
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   - M9 S" b9 f3 u. i. K5 c
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   9 v; W5 j$ i& W: S; X9 _" Z4 q
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);
    " j# w& G( V8 X6 |% W) a6 J
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

3 j, {6 [3 }  b$ Q
, @& A( U6 G3 P  t; K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 S0 o! W  T, k0 }3 p5 ^3 A# X

: a/ q5 X3 u) ~7 t' w

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   % k$ p2 S& T+ j" X% X1 u4 W
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ' Z; |' H' p7 W3 w& V
6. {
   " ^' @4 n( T% V+ a
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   : c" h- I* j; [' O5 v' S
8. picture.fin = 0;
   * e3 J) W% m* B' x
9. }
   
10. else
    , y% D; J3 ~" e+ T/ k
11. {
    
12. picture.length = fend;
    3 U: B2 n& ?7 S' p  }- \: W
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    " n  O( Q( k  _. e$ }$ \4 d0 w
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    $ p) J& G1 s( r$ S4 a
17. if(sendbytes == -1)
    ' I; J) ~) i! y
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    3 L& q7 z' X( \/ l& [7 r, g8 V
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

9 I6 A3 c. G# k& m. N$ L& i( K5 f' I

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