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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% q2 y4 ~# n2 j+ g: L, v
& m* U& z0 z1 i2 f# b

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
0 p. `9 h- {1 T8 E. U
9 E. N  t4 t% T! \) h4 K: _$ ?- H# _

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。

! G; {0 R. ^2 G% O5 i' N

2 h7 V- 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。

& e& d8 ?* J% k) ?! R, g8 f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 a& \/ D; G) I/ p7 m6 @6 M. F
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   & W5 e* l( }0 `, C3 F3 i4 B
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   7 n7 p1 O0 N& b$ S
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   * `) k( U9 {, G/ v# T) I+ J
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    / {8 Y: S1 L! {+ e5 ^4 F
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    : Q# M* n; y" K1 f$ X
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
      N& @- L  R/ }* n" j- ~
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    % \# K" i+ x3 U# r1 _
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    & t+ p0 P# @7 ?1 q
24.             return -1;
    
25.     }
    + |* \' ?# `' j
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    0 B% s9 V; R$ i3 q6 X: Y! Q' \) ^: I
28.             printf("Listen failed!\n");
    - K# `' Z4 L: s* Z# E. C
29.             return -1;
    7 C! w2 f  D- p8 j/ E
30.     }
    1 K* v; z; ?" V- h+ }
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);
   % F. ~& X. ]  `
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   9 E( J1 i$ E3 D8 k3 i7 A$ |
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ! _& Q; W' o  C+ X! O& g
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   : o( X' k" A' M
9.     。。。
   3 n- [6 H# m) [8 S0 m& p4 U! R4 S
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    / z, s4 ~. u, \) x1 V' W" {) r/ c1 U
11. }
    0 _* H  |  n& P; Z4 l
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;
   : O# `/ e# ^6 Z2 @' q, d
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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   5 t( M* j; W' |3 c
4. {
   
5. ...
   / C8 V5 G* g' e4 o1 d
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   5 l  P# U; t: m: o! ~) W
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)
    $ x' q% P# P( b
12.     {
    $ ]7 ^6 u7 j( @
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    2 O: A9 P5 c8 W. p( z3 w
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;">
   ! u) W$ k9 f' j6 j3 l" w. P
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" \
   ) \  k( @2 Y5 q% F& V
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" \
   & Y) y4 v% Y" v9 A
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   3 {  e0 T. a4 E4 t# i
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   - G. O" D9 i$ i' j0 h
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ( ]/ c* P( u2 C7 Z! v
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    ) V; p+ O2 l& A. r  s
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    " j. `8 o9 Z2 S0 p
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    + K  U$ k; V: }1 J9 ]: q
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" \
   0 {; a- Q, A) f3 Y2 d9 S" 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");
   % E1 z: ~% u5 N3 E$ A8 D3 j3 h/ A
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   " |! P( Z9 p6 B" g! `/ Q
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   9 D% U4 \% ?6 F5 A, `
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   . K8 k9 T: M) u; w
10.             break;
    7 x8 x7 e6 l1 U9 D/ [! R
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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>

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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。

0 `$ D: T" `" `  N$ X. G/ W

& j& X8 M- E1 u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)
   1 d4 a- W& y  h+ Z: H: s
2. {
   ! V! J3 t2 L  i1 k
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
     [: o4 X) K$ g6 |. i9 q. N+ M6 e
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   ! t" h5 P# F+ L4 \1 {/ z
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   - @& s, E4 d! T' J( S
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 n; q7 O4 {- _* j2 W
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

" n) m3 |) a! y; h- |2 s* X
; ~' O6 c. S' m6 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：
0 i1 o4 g) N. |1 ]7 m0 G

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   3 V: G- v6 O  f$ x
6. {
   ' a& t/ P  ~  _% C( w3 {! U6 n$ E
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   / r# _9 K; I. [
10. else
    * O- \- K1 [3 t6 Y+ Q5 n, s6 I5 }) s
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    , J& z8 z; W8 m- W3 A
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    5 N* v! p( ~; |; n
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    5 M# j9 D) ~( H5 T; G- m
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    " v7 R: J5 r5 v; d/ p" H
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    , O+ `  M2 h% o! K
23. {
    $ r& z1 c$ e$ Y% e0 N% u% F
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    , x) d, v; U$ A  g
25. }
    
26. }

复制代码

6 m5 F3 q6 t( ?7 O

/ V& p5 l/ Y  T' EiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html