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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: h5 A; l3 F9 Y: R# j8 x6 S3 P
7 I$ z2 k" s+ K" v3 }4 ?! 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
/ x& U9 G/ u! m6 D  ^

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。

+ L) c. Y( q  k/ R3 w. {

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。

  
  

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)
   
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   & D5 u% V' j, L4 Q6 z  z
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   " J5 i7 i) K1 W) S& L& v
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   3 o7 [$ z6 i, S$ Y
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   6 Y' o% V/ T. g6 R2 A
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    " \' a1 i; d' Z3 v
11.         {
    & @# ?4 x& m9 M
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    + p' B- ~/ T8 y8 i5 }
13.             return -1;
    ; T& s& ^* L' l+ G
14.         }
    
15.     int on = 1;
    3 t& S# C; [9 d( H  b
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    4 q! Q' a/ ?7 B# l
17.     {
    % _% i6 u# R, Y- d+ W
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    - v% }( }4 o& q% L
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    2 t+ t* ~$ \7 R) x5 z4 U
24.             return -1;
    
25.     }
    ; N/ f2 r0 J: j; s) F& X# B1 {
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ( w8 {$ H: {( O
29.             return -1;
    2 j- }; @' r6 j7 T1 k9 l+ u) W) B5 S
30.     }
    0 _0 o2 Z+ X" c# c& B
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. {
   
4. 。。。
   , H' r1 U6 C8 j! Y/ g" M
5. while(1)
   
6. {
   4 h2 ]# `. X& _6 \$ K
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ! _! @# L- _( P
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   " v! F3 b9 L4 d# n7 V- f
9.     。。。
   9 z1 {; n( i' i1 U
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    8 v" i1 h9 u2 |3 \, q
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;
   2 R3 @  w# g: Q% M) R2 U' G5 [
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   
6.     pthread_mutex_unlock(&pmt);

复制代码

线程互斥锁使用之前需要初始化：

1. pthread_mutex_t pmt;
   
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   2 j2 G) w4 P# D' @2 i' D% c% i6 T4 s3 ^
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ! T0 X8 k: h3 ^) X: ?  P
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   9 a$ Z. H+ Y( ^: N" ^" ~9 O3 X
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ) g# M9 a0 L2 J/ u1 ^. B3 n' V
10. ...
    ( U7 @6 @  |( P8 u/ @2 d7 g
11.     while(1)
    ( z1 R* g  k3 |5 v; T; v& v) f
12.     {
    3 k% u* s3 g" P8 @$ n& }2 b
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    % g% K: m9 G! F6 M2 v
15.     }
    4 W/ p1 j0 e4 G0 z1 o/ {
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>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   5 p0 z: [5 y/ W* M7 I+ @7 Z
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" \
   1 Z" A" G! D% u6 T# h! k  Y
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    # \- i# n# _5 i' u
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    * w  O. \! F3 R2 [; j
12.             "\r\n" \
    4 C3 K1 a+ h7 K/ ], H4 E2 ~- d
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    8 Z% ^) V5 R' a' L& D% o
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" \
   , d8 j5 w3 o  {' g
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   & q9 s+ }4 Q' h' D  h
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   % A+ J& r! O( w* U
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ! F" ]3 Y# i3 i7 e
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   9 z3 {: R9 ]4 _! u% H
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    7 d. G3 L* ?2 x/ t6 X7 s
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    % n  F- a& I; Z- y6 y
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>

复制代码

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。

) ~+ |% A, I/ \, R6 {$ G

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. {
     r$ t4 A; W- H. w
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   * G2 x* U: X8 ]  x* z
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   3 _0 g/ T1 f) \; Q  a; g
8.     }
   
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);
    - ]3 `9 U3 a" ~2 c
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

5 ~4 L0 Y+ p" J& h- B  b8 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：
2 E$ c1 d" Q' {9 w$ ]% \

! u- n- v! J2 _, C& I

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   : V* P' Q- i" y- B0 v- n$ z
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   3 Q/ {( t. U& r- A6 L4 h
6. {
   , j, I2 c+ U; \- D
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   $ c) l# U& Q1 u# K3 V
9. }
   
10. else
    
11. {
    ! v1 W8 T  h, `- `3 c# I6 l- z7 F8 n$ J
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    $ k) O% f" x# c# H
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. {
    . q' N/ Q- _- ^+ X" Q) P
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    6 P$ l* _4 }" u7 b3 i- I1 J/ Y
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    " Y/ }/ t- C- H1 I6 l. y6 x+ z0 \
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    . N" \+ d0 Y/ U  A! _- Q! G
25. }
    0 b# c' I! J" |. W
26. }

复制代码

! E! V# y5 i! v/ V. V2 O- W( d
: u, Z% d3 K! d1 n: j9 C/ V

. x& @* b; F; j) x3 {# `iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html