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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& u% X+ G  E" [  a; P8 L

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
' w0 ~8 S, S, [" e

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。

  
  , N! E3 O( _; \5 r  E

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)
   % ]( J$ A2 z% Q8 Z
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   7 z) a1 j+ i, ~
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
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);
   + A6 T8 F' `$ h: J/ g. B
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ) m1 k5 s" U) o* m5 Z
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
      A0 y4 E0 p+ a( U0 _
15.     int on = 1;
    & d1 n5 {4 y* S% _
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);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    8 c2 e8 d. q& `: [
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    1 @1 \# a& C- c$ ^, u
24.             return -1;
    & \% D  X, W+ c) r/ x# B
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    % S5 f0 F  P! A
29.             return -1;
    
30.     }
    4 ?7 P% g& z' k% H) e1 ~% C
31.     return 0;
    2 i6 e' w, u7 y' s, R, ?
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)
   5 g6 B3 H% c. V
3. {
   ; z% u6 `% Y3 Y$ Y: z, @. R
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   : x, d! c7 h5 x2 e( ]' o
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   + s: P4 S0 n+ D  C7 ~
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    & D* }, V: V8 D6 M6 y
11. }
    / n) g3 W# p: `) Q# w0 @
12. 。。。
    ) L$ w6 o" M- z. v
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;
   5 Z( u$ b2 _5 g
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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   ( E, ~% D) D" \" j& \1 k  L
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   * j% N5 I6 ^; T6 c5 m8 ^& T
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)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ' N6 q1 C) H* M$ {' q+ |
14. ...
    
15.     }
    
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>

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1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   1 q: A0 q0 I0 A$ 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" \
   6 |3 B; V3 j; y) {/ s
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   9 i4 r( N7 h: T) @
7.     printf("preparing header\n");
   # H" p0 k5 u+ N- k( D
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ) l- T" y1 f; P( x3 a) s
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ! f: a) }8 o6 Y( p
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) _2 m0 Z0 ~! @9 C9 x: V; W7 W
15.     {
    
16.         free(frame);
      g0 ^- _& R4 ]% P
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" \
   2 P6 H7 {0 v' \' }/ ~! R4 _9 C! V; v
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ( Y# ^6 ~; c& q, G
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   / j9 j+ ^) G) }
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   4 ?3 Z- }* L7 f
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   " x4 g, G* `% ?/ y) r% a6 g, V
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    9 }' v* v4 `; P4 O3 j
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - x1 j3 P# I! J  k/ [) _
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。

" h# o& K) [; F$ e, q  P1 V二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
: b4 f: K% W' J) G0 H9 b+ V: x

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   ! n$ f) q2 Y# q2 R
2. {
   " A$ F0 \. F- |9 k# q" N9 w
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   ; C3 R. o! b  E+ `( T( @6 Y
5.     {
   0 Q0 f* A, H6 b" V# ?! Z. T
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   1 v/ w0 C1 S# e( p, A& G2 N
7.         return -1;
   
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;
    
14. }

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/ F6 Z. X5 l. M' W* g
9 a$ t( Q+ r( W0 A( o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：

5 x- \% y5 C# d' V
- @8 j/ H7 C( Q2 K0 }

1. while(fend > 0)
   & `1 Y+ h# w  T7 `
2. {
   8 I, ~5 B3 X' t/ ^
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ) o6 W  \9 ~2 N  l# q
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   5 Q  r7 O5 x: a; r
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   4 j' W. z( O  b0 H. G
8. picture.fin = 0;
   / b; ]0 `7 _6 t. s$ \$ N, r
9. }
   
10. else
    
11. {
    ( E  Z8 _+ J6 A
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ) J. ]# y* I% ]+ n8 t
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    . ?1 e6 \4 p0 O1 I. h  p2 F
17. if(sendbytes == -1)
    2 u' M7 H) Y6 f9 M
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    3 F9 r; O" \3 `; q& o
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ' b  q0 m  R0 F5 [
25. }
    
26. }

复制代码

  g0 b+ \0 j3 }7 A- D) eiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html