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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( |/ H9 \& \: u- ?" 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
/ O+ E4 H4 U8 n9 C) J. B8 d4 S. Y/ S
9 x, Z# M5 Z$ ^9 K  }

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。

* }1 N% {$ P  T% r

% v4 e" ~% M. U) _* q

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。

  
  ; l( @7 K2 a) o- h7 k( y

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)
   0 G' [3 ^9 c" B2 ~  ?
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   5 |! v; K% h* p$ n% n* L" h) K
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ; M1 k2 z* N* l. F- F) J: ~
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    # Z- ?0 ?" O& Y' Q
14.         }
    
15.     int on = 1;
      B: B3 M  Q/ l/ l+ Z; n
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ) C6 K6 Z3 N% d3 B2 w
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    1 W# h  Q: F7 ]" }
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    & |# r- d0 Q* }1 k) G# R
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    / ^( b' m& t, Y- |+ Q" R
24.             return -1;
    7 X9 f$ F0 c/ ]$ Y
25.     }
    ) Y, Y: N2 j9 t# x
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    3 t+ m/ O/ @8 \
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    9 s4 ~2 A! S$ L+ ?" b7 E6 J
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);
   1 I2 X+ X3 ?4 W) A+ w/ A- g3 C' @
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   % B7 G5 \: B9 A% [- A: [# u
3. {
   8 t8 d! V2 c! L, P# Z$ D$ n
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");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ; h- ~' r4 j# N) @
11. }
    0 m$ }8 a8 X% f9 _& V$ Q
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);
   1 ?+ R' n1 _  c' J
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ! q6 m% X8 ?! y# _
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;
   8 e, O& e  j- H& p. W" Q) p
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   $ I  |6 U# g- d6 g  v# J
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   1 S: t" _" w4 f; ~0 o, u
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);
   4 f/ \; D$ E9 Q' S: R3 D0 l+ O
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    6 t# O$ h: U3 C* N- H
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    + w8 x) L4 h& P) {
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" \
   - H* [) x1 ~) Q2 A  l
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   0 b$ m& L1 s" b6 F, }& w7 L
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   , D8 [8 X( \/ b0 |7 A
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.     {
    3 }' q. ^: W0 ^5 Z' S2 G
16.         free(frame);
    9 g; d7 L% Z+ [0 I  y
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" \
   & N) N3 X' p8 p9 K
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   - i4 y5 ]. ]; l
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   - A! B5 @% G% ?
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ) [' \1 v) A  [7 g
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ( P8 B, {; X$ C) i# n
7.             break;
   6 }4 P( i/ M# \1 q8 e( I8 c: h
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   0 ^* A3 [, |  }7 B) H* i' B1 _
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    $ y7 ~# d* Z6 s# M4 I0 N# j! n
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ J8 Z$ t9 h8 w* N" p. 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。

& W& r9 Y* p& v! h1 d

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
5 a8 ^# |" \! J( g5 f

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   # L7 |! X7 ^' v
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   : Z% r+ [9 B! K. d! Y+ S
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   $ u4 _' ]" x0 t5 }
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    & f9 ?5 r3 w7 H) j+ F. r) e" j6 z
11.     addr->sin_port = htons(port);
    % L% F( v/ z  r' G- C  h
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    " G& O' j7 O  u% c
13.     return 0;
    
14. }

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, @- A6 w5 f! K* W  {" i
' I/ t, c- x# H6 ?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：
' `7 i) i7 [! \  U% o; p  x( @
  g4 X' G' ]5 S1 [$ Q4 x
& A, O- U3 W2 k3 \; o) `

1. while(fend > 0)
   
2. {
   0 x/ B3 j4 m* ~4 m2 R7 y
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   / W4 `6 Q: C; s* O8 [
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   % k$ A4 M, q: ]& Z$ i/ m% o0 O
6. {
   & B/ o1 X; O) R6 _8 y8 c2 i
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   6 w% k- \5 w/ S& {
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   # Y$ O/ B4 B* L6 `6 \8 V: W
10. else
    
11. {
      E* p( C# b0 I1 B: h4 R9 Q
12. picture.length = fend;
    ) }! N: \. t+ D% E
13. picture.fin = 1;
    - i2 V1 O* R, R0 q: b
14. }
      M( U0 f+ ~$ G; T
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    5 W+ c% o& b+ z* N( ~7 U1 J
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ! B$ t9 U/ U% }3 C$ T8 \4 t
20. return -1;
    
21. }
    8 o+ B6 ?9 U+ J/ J+ L2 v# n% B
22. else
    & t' {* S3 D6 K9 C* C& n  _/ }! O7 r- j- Z
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

- d' @5 B* ?  w
! j5 X! v& T- k$ liMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html