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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7 q% o4 t% g+ n- H

- S. P/ C. {. S6 C; A/ q& w

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
/ ]' l6 M2 H; I" i  v& B( n1 @
5 I1 ?8 x7 V5 o  B/ [; M  @: c

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。

% J7 s- M0 V1 x+ x

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。

/ A" e' ], |+ S! B: Y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);
   . d4 e/ ?: u* X* `3 }& ?2 j
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   7 r% R) C: X( P% e: 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)
    / ?' J; o3 G. t2 m9 v# W. l
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    7 G. u; B4 j+ }. j" M% }; o7 [
15.     int on = 1;
    3 C1 B. |' N! r# n- d& `
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    * c- p' q$ }- ^
17.     {
    0 A2 t6 A% }# V& V# c
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    7 `% w5 B* S  a
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ) G  p5 Z, {8 _9 K" F$ ?
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    ( @1 ~: n% }2 L9 D: ]7 Y
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    & f& M8 A; s, g7 L, T' T, C
24.             return -1;
    ! D& Z7 Z1 o7 C# \
25.     }
    , |) k- Y  N; X8 e  b" S# H9 ^8 K6 Z% C- g
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
      D" I1 V$ F! L+ E& w+ L
29.             return -1;
    
30.     }
    9 m4 R$ w5 I' K9 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);
   & \, z' O, Z& k; {( t; u; K
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   4 t& l  q& D5 F" @% f) h1 M
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   , A# ^* U1 J" }! S) p- C: v' ]
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   - T2 E( [! g$ {' F" Z
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    8 z. h, b2 \: _2 m3 L" @
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;
   ) Q5 X9 R1 T1 d0 _
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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;
   $ l: m( [0 o. M9 d; }
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   , [4 b7 ~+ A* I1 V, q
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
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. ...
    
11.     while(1)
    " A3 D  b. s/ r+ G: R
12.     {
    ( k' U: y* W3 i" a! b2 }' S( L3 Q7 c
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    : w' n# J' V* }. @; \( d7 e
15.     }
    
16. ...
    ( W! K0 r+ |9 Z/ u6 e% T
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" \
   + N$ H6 G& v& w; J- 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"
   3 \. X$ P7 S& {* n+ @. e# ~
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
     T6 z# o7 e: q5 k( E  K- L
7.     printf("preparing header\n");
   / s7 B( @! j1 h3 |# e  c  \
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ! j/ M4 x  F7 Y( e: Y' H
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   + b) W0 V  S% {, V+ D" a
10.             STD_HEADER \
    3 b1 s/ S$ L! @. I( o7 ?' V6 s' A
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ' @" M7 e+ l# A, y! o% U! W+ X8 S
12.             "\r\n" \
    0 ^. w9 S' E5 ~# M
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) ~; C+ p7 g( c( u; X. s1 e$ M- m" R
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   $ y! }  w5 c* \" }! a
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)
   , F1 O/ o, `" B
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   4 m' q' \# i1 R9 W. p5 j
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    3 Z8 u: N( b/ e, O4 X2 ^' F; `
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
      k' t5 D1 C* D2 h
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . I* c( @7 _) i' A
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。

  _/ B& Y$ X  N/ y9 V5 k  f! ?8 J

  a) a- Z1 k" J! _; }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) Y0 g/ A3 ^! t7 Y# A! D4 r
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   7 _7 l% ^) i. @+ O; n
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   ) ?5 R0 m9 k0 `1 u' `8 u* {
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   & i1 R5 U# f) h+ C  x
7.         return -1;
   6 Y$ ~2 a7 U9 _' C" [; }" Q
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);
    
13.     return 0;
    9 u2 ~6 L/ ?' q5 ]7 [& P1 v/ {
14. }

复制代码

; Y  S/ E2 F8 w  U; B& ]+ R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. while(fend > 0)
   . ]7 s! \2 }" U3 ~- x! u5 @9 D9 ]
2. {
   9 c( d7 }( d2 i) [
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   3 V( o$ t/ v; F) Z8 ^. D" x
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   6 R+ J1 _+ I/ }2 c# L
6. {
   / m, H: o% A$ l  ]/ r
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   + q5 V/ Y( t: |: J& Y6 ~. ~& R
8. picture.fin = 0;
   , M0 C/ m5 Y% P8 g( V
9. }
   
10. else
    
11. {
    # m& L8 M8 L3 C+ s8 c5 N# M3 j. f# Z5 x
12. picture.length = fend;
    ! K$ w; n' R9 d$ P" f- W  Y
13. picture.fin = 1;
    1 B- }, s9 A) L3 t
14. }
    ' `9 C# d8 F" r% E- q9 I- u9 p
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. {
    $ R; L. H, V/ q
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    3 c/ g8 ]$ p7 a& N" @, {
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    $ z5 _5 q! w4 R7 q4 M7 A# T
25. }
    
26. }

复制代码

# y* i- j7 f5 e; h+ MiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html