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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, V0 k+ F* N+ t8 w) y& s: E$ a; f

$ O/ Y4 W* R" t) j

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
5 P$ K: w; T# D5 t$ 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。

: S" h9 A& Q1 X/ M; Z# `5 |

% ], ]4 ]  ]: W9 u

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。

) Y  N: s$ F( N  h  E7 w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;
   7 b. B1 R" G1 f% ]7 m0 O5 t* @2 z
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   / l6 t" I  H( i/ i5 A1 N
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   7 ]* W. R$ T! y% @5 {/ e
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   - Y* ^1 d2 v: I: K5 r# e
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   2 q3 k# g9 v) Y
9.     int ret;
   : B9 }7 A9 V4 l
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    3 N! H- t$ b2 e. d
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    * H6 o4 V0 W. h/ Y5 [/ u
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ' s/ A- q* B1 k: i2 ^  \
17.     {
      C) D' Y- Z  G  O! h
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    3 V1 S# O1 A# \$ z) b4 K
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    6 f. w" [% E4 _1 K3 r; z
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    / \. f# B4 J: z% S& P2 F( k
28.             printf("Listen failed!\n");
    & |+ Z' T7 G; T
29.             return -1;
    , Q' e% o1 [/ w  v3 V/ H0 \1 O
30.     }
    % G0 H, u2 k, y% |' ~# I
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)
   . z2 g# [& v! H
3. {
   1 Y0 ?- P2 r! p. S
4. 。。。
   
5. while(1)
   $ D, j2 D# a6 E" C4 b0 i
6. {
   " j1 v7 o* z/ G  s7 n1 F
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   0 n. o2 [+ F$ h9 D' N7 N7 E
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   7 T2 d! o2 i) y  D& w
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    : u  ?: m& u- ~# s* f  z
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);
   * ^1 P. Z; g* p8 U' ?2 E
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   2 ~+ g3 B5 ~! O0 b
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   2 ~( j7 y, F9 q' n
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. {
   ' j  X4 h1 f! A* [
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);
   : J, z' Y4 R3 K7 L/ P" z
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    ; k7 n  r0 _& e* J8 a: {
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    4 r/ B9 K4 r8 c9 o
14. ...
    : i# n2 S0 o1 r% {3 }, h7 [
15.     }
    % x: q' d- }- a0 C* ^: C
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;">
   : A  h5 m* m3 ^) P* m
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" \
   # P' t8 ], \% \" [' K' @
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" \
   " A4 v1 c( H9 V. A1 M
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   , x% q0 Y6 |1 q8 v
7.     printf("preparing header\n");
   5 N' q0 \6 w1 [6 o, |+ l
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    & j0 S% Z2 R% Z& [( Z8 F. @+ H# D: u
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    & ?1 H/ S' x0 z; i, A+ o* W5 @
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    4 d+ N" O5 q: J5 y$ Y" Y9 B
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    4 m& d% h: p" Z8 r' h
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" \
   7 v. \# c8 v8 |* y' J, m
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);
   / ~* v) C5 z- P* Q
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   6 p+ X( q4 O; d5 p0 H
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   5 _4 x% W6 ]; Q! N
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    - Z% Z/ w/ t$ V5 A6 X
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 v4 `' H4 ?/ C/ I5 B
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
0 \' V2 @8 R- |0 K* P% x' A

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   : u4 @( P/ N9 Q$ X0 `6 i" d
4.     if(*socket_found == (~0))
   + S4 G3 c5 T& a& _: {8 q" M( Z0 w, K9 }
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   . W( |1 O' V* k4 k3 ?; d5 g
8.     }
   + g" H7 w2 R& Y3 P  Q5 l
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    & k9 r# l# u& u
11.     addr->sin_port = htons(port);
    " o- N. ?  F. }* ~
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    8 Y" G1 O5 B% i
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

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：


3 x# z7 u4 L; p

1. while(fend > 0)
   ; d* O0 ?* j/ y6 y$ F
2. {
   % L4 e; j( q9 {  ~+ D
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ( k" \8 @" k5 S
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   9 W  Z: f& f' ]5 Q, W
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   2 w9 ]5 G& w0 r6 g+ t
9. }
   
10. else
    : [* ~: b; V) s- e
11. {
    : R* Z6 z0 C8 a7 r+ c5 i9 [  I
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
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)
    ; d- c4 {5 I) w, l( K
18. {
    : g6 j& v& U+ H4 v  d3 w8 x
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    - _% n% ?. n) @
23. {
    1 ]) ^1 F& e( P% I$ n* i6 ^
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    % C) W0 r% _# i
25. }
    9 N' l4 X8 X& [$ x) \8 x8 v
26. }

复制代码

. B2 l2 l  D7 V( wiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html