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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2 Z3 j; `7 U( D: @% p, c& T0 b

% H) Q# r; l# v5 H

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
2 R" t! x9 u$ ]

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。

  
  7 Z4 E# L, V( Z; i/ a

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
) [- ?' M) i# ^

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. {
   6 @% D) x5 w! m$ F; c
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   6 i$ N3 m6 o" L: N
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   * ?" a. \. A" I* y7 g. v
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   9 i5 R8 i7 ]% o  L% S* G1 p
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    ; g$ o# Q8 r/ ]8 c/ \
15.     int on = 1;
    " D) I+ Q4 X6 e0 T) N+ M
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    1 v: ?; d* P* e6 K5 r& @
17.     {
    / r. V& o* E% h0 Q$ N! \; z1 d
18.         printf("setsockopt error\n");
    ; F! _9 l/ D2 t' P% a2 L
19.     }
    . N# v% t& O8 G! x- w4 Y. [
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    1 W" g& y: K$ h+ C
22.     {
    5 H7 k# [' p, a! D/ ~
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    " t6 [$ [) T' y6 v3 R7 U4 b
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    5 X$ b( N, a- C9 g! q
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. 。。。
   
5. while(1)
   $ M/ G1 U  P8 x2 m0 ?2 X
6. {
   4 `" u3 v, O: h1 J  s
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   - A1 Y. _. b* N1 k" s, D
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    % N  `9 H# X4 Z# C6 M) }
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);
   . y  F. N; N  `4 o
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   * d0 P4 ^% p6 Y" V1 |9 [  G/ u
3. int main(int argc, char* argv[])
   8 }% u) c( Z+ L4 n
4. {
   
5. ...
   & h% o% B+ B2 O7 c
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   4 \5 T/ U9 }5 l% Q
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);
   8 b) E( M" @6 P% l7 j
10. ...
    0 t: Q5 ]! l  y; M; `5 }
11.     while(1)
    5 t- _; `3 c+ T' l0 `
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    # _7 V. T# @0 F( T4 C
15.     }
    , v3 P# k' a# o) G2 w. n
16. ...
    $ [8 L9 v% X, p; I( T9 _
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;">
   ) F$ l& V9 ]/ ]+ g" x$ |. E
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" \
   " P6 ^" a+ |7 ?1 W3 `
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   / r# f' Z% }4 D
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   / r! _/ E4 S8 g: Q; A1 x: s$ K
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   6 N' m* ?& U' Z% j. C
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   7 B2 H# Q; f1 ~8 F! C7 o* ]% f
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 \
    4 ]2 N/ ~# ?0 Y# t9 k
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    ' i. G; m0 K/ y3 M
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ' \  F: Y: ?; t8 X: l" |8 D
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    % q( c0 w# M; I1 X- P4 g$ l
17.         return;
    ( C' O" v9 N; n9 F4 f( r
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" \
   
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)
   ; B" }5 i# ~! |' m( c/ c* n
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   6 J, o# ?* P$ i
10.             break;
    ) V* g0 t: n: v) q0 B
11.         printf("sending boundary\n");
    & Y0 W5 ~, |6 I# [" r3 G+ x2 r
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    " F+ g# G9 B6 L4 D
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % O/ @6 `3 r$ I# O7 t9 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>

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。

# o/ K* Y8 w! X$ A0 Z

, P3 i& m5 k: T; z9 b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. {
   " L; K9 d2 b: ~3 i. q
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   - t( C) U" m4 M- X
4.     if(*socket_found == (~0))
   . k  _1 d# g6 Y1 N! N: G6 E
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   : R8 m1 L1 c! `1 O( h. C
7.         return -1;
   
8.     }
   - z2 K3 q4 P* `; L
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   * Q: z6 k; F  ~4 z# V0 H
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. }

复制代码

  O  L4 K' z: t3 o. Q1 }
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：
: X% T$ Z& {3 G

. c' l$ Q6 v" u3 g+ v  L8 _

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   * J1 L- C4 P7 @1 K
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   & p& L- V! O- J8 ^' P- P
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   ) \/ ?+ S; N: s2 f2 c
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   # z0 a. u$ a0 u7 v3 ]
8. picture.fin = 0;
   ! R, h1 H" \! i" w
9. }
   8 n/ z6 I( E/ Y0 [" b  w
10. else
    
11. {
    - B$ y: J# p  F2 S
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
      d0 ^0 N' q. t
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    , @" c7 U. J& e( X
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    9 Q& @; t& n3 q; f3 V& f& u' {, c" F
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    & v  q! b: k4 Q4 Y+ j/ l; L* h$ J
20. return -1;
      r* r9 z1 [9 j% b( _. C
21. }
    3 Y! V! [& U; k* e5 k8 x3 G
22. else
    , m4 i% ^$ o4 H; q# g
23. {
    * N$ B7 A0 A/ K. s% ^; L# B
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    0 s$ i8 {. @! ]7 W" ?
26. }

复制代码

7 q/ b5 Z$ U8 W4 Y% ^; b* q/ g

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