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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! T$ a# O5 k8 x

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

' N' b8 l. g  r  _' \* E9 \/ z

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。

- F) G- k6 Z% e7 p

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。

  
  6 V- ^0 M7 ?: p

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。

( y$ N# I! |5 [. z1 p5 R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)
   / q* a$ j9 \  @8 a+ x; A9 `" Y
2. {
   1 @/ r& B" Q) @
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   + G$ j0 H$ r* b9 q
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   & w: \  F- r! P( I
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   1 y% g+ ?! \8 D' B
9.     int ret;
   ) W5 Y0 Q& C$ }: ]
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    6 p2 p5 A; _) \! I, k/ `; v
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    1 q7 a$ b3 @6 J. B
14.         }
    
15.     int on = 1;
    5 \: `) F$ o! o3 A1 c* c
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);
    + v3 I2 H( f0 o& \) w- t  a
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    3 Q- R' o8 k8 ?- R6 a" A. y3 c, f1 C0 \
24.             return -1;
    # I: z/ t2 H* f5 |8 L
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    . y3 R, U* r3 \* a
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    8 z8 U1 r$ |- ]1 t$ l# _, v) S
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    / Q  u3 b7 S( w; A" T+ E
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);
   , ?  E% H" i, l* v
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   9 T/ w3 H8 _4 G
3. {
   + Q& D$ ?) l* Q, j' s& X( k: i9 {
4. 。。。
   4 A. Y! Y% ~+ m6 K3 N" i1 J- ]
5. while(1)
   # J" x- C2 f/ X7 S
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   . `7 G0 w# w7 }! v
9.     。。。
   8 T/ b* S# O  ]. x( z$ A
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.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   8 `7 w) {3 E% q2 o
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   ; H7 F6 \! q+ C7 M
3. int main(int argc, char* argv[])
   * I/ {- [$ j. L
4. {
   7 w& U( z! V0 A
5. ...
   ' N0 b! U7 _8 h& H% v" h0 Q
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   1 U% a% K' Y. ~6 |0 g  ?
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   4 Q1 y0 y5 |/ ?' v) W7 n
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ' [$ d) j3 ]9 U+ n
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    5 \7 g& J0 r2 G5 _. t- W
11.     while(1)
    % J! K; F7 \. ~' ^
12.     {
    . l1 ?4 p7 D4 P. N1 x' ]# f' O
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    + `& c( O0 c0 q' [5 x; [' l
14. ...
    
15.     }
    / q6 k: T* `6 ~6 ^; J7 Y+ \3 e3 T
16. ...
    $ K0 [0 C1 F  B# Y% r
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" \
   , K/ W! U( m# S  ^# Z5 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"
   4 F: \- k* p2 ?! G6 K3 z& Z
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   $ X& H9 s4 h3 n* m' |) V
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   . d  ~" I6 \' g% K
10.             STD_HEADER \
    
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);
    
17.         return;
    ( }4 E- J, O% V% A
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" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ( s" Q% k4 s: z6 R
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    4 I7 X$ y: I: b7 I7 a1 }
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / \5 d( ~: Y+ d
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. {
   " x/ R) E' P$ p7 U5 t* z& T
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ! J. I! z& X/ @' b$ i1 G/ @9 k, g
4.     if(*socket_found == (~0))
   * ^) I. L7 Y1 {2 `2 o
5.     {
   . D9 W0 j3 I* w  ~, |; f! J
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   , J! j$ O9 E/ L0 A! e7 ~. t5 t" Q5 L% B
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    * l, t; u. L+ P$ t- ]
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    : p4 @) W& P* y8 [+ @  @
14. }

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6 b4 X; z% Q1 N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：
' W- E/ f8 Z: l7 w! }
9 W/ a. \+ F4 s8 m

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   # ]/ A: O3 M# T8 I9 S2 E6 _
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   . o- u7 K% J1 v/ n5 ?# B( R, [$ `
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   * o5 X) y% j  A8 y; E; F* B  h- \
8. picture.fin = 0;
   1 ]2 z2 V4 C  F1 V5 F
9. }
   ! l4 L) @) f0 Q- ]% c  f
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    / N5 L. ?7 P1 g" m" X. F
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    3 H! O5 h( N3 c- k# [
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    9 C1 M, ^, q$ j
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    $ n1 ^& F( _# |$ v7 o
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    / {  h/ T3 L0 z
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

0 U0 V5 `2 [' V, D

' U* Q2 }8 E; o1 t+ diMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html