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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. n0 @! h; V) K; Q

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

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. J% _" N# Q' f0 e; X0 V

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。

+ v2 z3 c- e" \' P# z1 f% c: r4 _" j一、HTTP网页服务器
( v4 q" z; a; X: w3 l4 S1 M/ P5 l$ U

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)
   $ C! l  w+ p' w. {' q
2. {
   , ^% I; N% _/ F8 `, i5 Z# j
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   9 \$ O7 r$ l8 u& H- b: A9 a3 B
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   0 i  `. x, z; K, e. s
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   , i' H7 \+ Y) \8 K3 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)
    3 [0 j; l6 U. M+ y8 ]3 ^6 y, X
11.         {
    6 C7 P7 d# A; R6 _
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
      F9 R8 V/ Q2 c1 A! ?% H
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    , q7 w9 E# W5 X2 G
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    7 q8 k$ `0 K2 ]
19.     }
    0 t3 z: R# u' s) l+ N9 F
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    % p( k0 Z; `: Q9 j/ ^3 o9 Q
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    - j$ f: Z! _/ H% X! P& I8 {' n4 _
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    9 y7 g; V6 Y# [: x
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    7 K) ]1 B2 l/ U
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    5 |: B/ Z( {% S; ^
29.             return -1;
    ) R5 V' r* s+ F
30.     }
    
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)
   ' p+ T) x9 q5 R1 ?7 K, E
3. {
   
4. 。。。
   , o7 {0 A. n. h; M: L# _2 @
5. while(1)
   
6. {
   5 c0 D, w. h% G, E7 @) L  A! h% s
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   8 _3 P9 d0 p$ l! S! K" f
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    / J7 k  A2 D4 X/ t8 D; 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);
   ( L+ Y$ O! u/ G9 t8 G. h" Q+ ~0 S4 X
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ; W, g4 B! I! c" A2 w& u
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. {
   : }* S+ ^( {8 V4 j0 \) X
5. ...
   4 h9 ^$ X/ d6 K/ |2 L
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
     f0 g; o% y' T6 W  P
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   / Z8 \1 d, Y4 o3 [- ~3 }; p
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   3 U1 a1 C9 I2 M4 v
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    + `1 ~. }# _1 a/ Y; p% N9 T
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    ! J2 `* I) i% b7 q
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" \
   1 }0 \, p$ K: R1 ^& 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"
   ) x5 J  {8 f1 M/ w: v( J* `
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   " D& b1 L: W" d. S' a; M3 ~0 M
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    - V* w2 _% W+ z/ o5 X
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    % u! k' t3 t; E
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # G2 s& l/ }% ]: m0 s' q
15.     {
    8 N  G# T% M0 E# E! ^. D# U
16.         free(frame);
    
17.         return;
    ; S% z# T6 N5 s; n# o* U5 S& h
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" \
   - ^! l  F3 {! d) ]
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   / N! \. R3 }/ T, U3 q
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)
   
7.             break;
   - u: P7 g, n9 e: _% m
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' I8 ?5 H+ _9 v- Z  X6 K0 p1 r
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
- D' C6 X4 ]3 N) z5 F. v

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   + R0 d& [$ K" D$ d
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   6 v( m+ @; V, y  e) W
5.     {
   ( {3 @& m) Q# T% F7 ?9 ~
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   # u  ]0 B( J) h4 J
8.     }
   9 ^7 f" K4 x  ^# u  o! e
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   7 m1 W. C# E. ~  S9 X/ S/ Z
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    , ^. W5 I# X8 U% a; d
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    ! g% j2 \  F6 ]! n: B) P. s/ s
14. }

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3 {0 R9 {  [7 u7 Q: k* v  g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：


0 W5 }/ w4 k8 Z

1. while(fend > 0)
   + X* q) e* K* t8 \0 Z5 m( D
2. {
   . d: y3 D  b/ {( B
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
     Y/ [9 v; m0 c
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   $ B9 r# I2 t5 }0 L
9. }
   
10. else
    9 ]% \  e( u# ?2 K+ f8 L0 w
11. {
    
12. picture.length = fend;
    3 f( l; \. ~' E+ `# a
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    , d) l& c! |3 Y  a# W7 H; m
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    " c: b) O- S% G5 l& C2 w
17. if(sendbytes == -1)
    6 x% J. `- s3 p7 I
18. {
    ' ^. W3 s5 [- t% e0 ~1 D+ `
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    6 Y  X) K! O0 f- |; I
20. return -1;
    
21. }
    8 e& o* G$ V, Z& r6 _1 |
22. else
    
23. {
    ' R$ M; [" G& q9 n+ l
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ! c& [6 j% ^& v- k
25. }
    
26. }

复制代码

) f, A$ g6 |* p- A

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