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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* m3 A3 i/ c  z! |& H

! E' f( W  ^4 t! I/ A7 z

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
8 p& U8 b8 T' {  B+ Z% A: b9 p# L
; `5 }$ D) d: |) u1 ~4 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。

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。

  
  $ S5 q- Q% W% \1 x& k

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* c% g( `3 q' p9 p  ~一、HTTP网页服务器
3 w$ r& t, K. l$ X  |, y

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;
   . q  s- n4 F4 U0 t- v; }. T
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   / x, n# l8 h, c
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ' |0 ]: z! y: k' w
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   / g/ u7 @  I" v. q
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    ) t' }8 e* S- a, 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)
    , ?, I8 ~! B! Y1 `
17.     {
    * y  D; G$ d. l3 H% w& N7 L4 `
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    9 x! t5 V) S7 j/ e4 p/ }
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    ; x% V* L  i: `. o7 r( Q) |! e+ g
22.     {
    ; g" P0 k3 M  H# J! I# }( h# J
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    4 B2 J, [4 Y$ ~2 ]/ S5 M/ K% v" ?
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    0 j" I0 [' [" Q- u4 A$ o/ i
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    % n  G! H' E8 t# u0 V. T& @; }
29.             return -1;
    
30.     }
    0 ?& S/ W" X9 {+ \+ n; e
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)
   
3. {
   % {8 {6 N! N3 a7 o7 I
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   . n, c: Q' y* y) i7 i
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
     x5 {( l0 s, F. ~# L0 @; w  ?
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    & R, `9 B4 i2 n0 s% ^) ?- y
12. 。。。
    2 v$ h$ E* r" C7 T! P
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;
   & e. F$ y! i" c# U* q$ F: j9 O- J/ p
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   / v& }+ J- L( M# X
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   7 j. z5 j) t2 n! I" E/ T
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;
   7 n$ r% c: h. f2 g7 F' G
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   ! p7 q" Y! G( ^0 S0 f" F
5. ...
   3 v% Z% d3 o: Q. m1 d$ R
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   : ?& u4 E; Q+ L4 [6 h# X. U
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. ...
    3 {! Y  \) J& T, V9 {% w3 Z
11.     while(1)
    8 C- @# U! j8 W5 n: W+ l
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    ) b, j& Q+ U2 f8 |3 w* I" {+ [
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;">
   , v+ o& N4 K% G  B$ o0 R3 f
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" \
   5 }4 h3 V. R# j" Q4 d
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ! l0 u* V% H7 X( }
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   7 F6 l5 I# Q- }: `" x3 I
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   " d$ j9 I2 F( b' t' ?4 h* R# F; l
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
     R0 S$ N8 |! J* ^* `
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    # G. u* ~4 `/ \, l8 l) [
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    8 k5 }: x9 d5 r2 n! I' _
12.             "\r\n" \
    ' L0 W+ @% o7 a4 H
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
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" \
   , q, }! V1 F  a, c. X' l
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ; P% c! _* E; Z) S
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   5 p; X: A+ R% p0 }0 m
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
     x9 p0 R" [! Z( B  S! V
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   6 [* z' L. s  {5 [) U
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   * s! X5 _0 L6 `8 \/ [
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    2 `# K  ?! R* o6 C. O/ n( O% E
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ' h! P: V- w( u
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    " w. j( r1 Z7 x0 ]- _; r2 b
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。

4 F, Q$ l+ ^: r) w0 u3 l/ }

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)
   0 M2 s# H. s) A
2. {
   ) a6 i( s& z0 b4 ^7 ~! n
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   4 q8 {! s' w) @0 k; ^- M  }
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ' F+ D6 e* U" K( ]
7.         return -1;
   8 E; X! E! w0 r$ o/ m; d
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    4 E/ _% @# m" x$ Z% M' Z
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

2 s: {  J6 i1 T  [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：
! }  N7 m9 O8 \. p  f

& O3 M# V2 R8 G  B+ {1 C9 j

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   % g6 u, X- f# Y4 [. d
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ( [0 i" `3 f) [; }' a# J8 L
8. picture.fin = 0;
   - K+ n+ _# b# q" o& @! f/ J
9. }
   
10. else
    7 F. n9 s7 G; ]8 n  t
11. {
    
12. picture.length = fend;
    # h+ T" X% _) z
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ' e8 [1 g7 L: M6 `
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    + z: `* |" g5 D( n; ^$ {
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    ' l/ Y: A2 m) X. _# C$ b
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

4 o! f' w( v- O0 K0 _8 T- ~

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