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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0 b: a: ?' J6 t: q8 S

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。

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。

" ^9 b4 y2 w7 R3 N% |  W) B一、HTTP网页服务器
5 h" q$ o' p3 R' c) I7 @

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)
   9 U; R2 Q3 c, L2 h" B
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   2 M( J. p8 D! ^6 F$ R- a
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   8 m) S  D, N3 t6 I+ y& k( d
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
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)
    
11.         {
    4 g3 d1 j8 Z7 Z8 y4 [3 _2 ]- _
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    % r. ]+ @: E; U- D* {. P+ o$ ^# i
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    6 B- `$ w7 S& G
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    ( Z/ J$ E) w% b2 n
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    & S1 N5 s# y3 h9 {
22.     {
    4 L: G& F& W# H2 T  k! O" g
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    5 p. L4 S" ]1 ~4 k
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    / }6 k6 l3 @* G; @& [
27.     {
    ) n- ?- |! x& b! y
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    ( a- x% B1 `( A- q& K2 c. p
31.     return 0;
    1 i; t7 ^; S! I6 C+ E! u2 V
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);
   ! R. e+ R' h8 Q/ X4 n  Y
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   6 }* h& z% R- k& L# O4 B
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   . ]7 M& n5 E& l0 L! N
6. {
   ' q# \; b9 N% ^, B$ M8 z
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   + `; E6 W9 N& w. W$ F: f6 g9 M
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
      Y3 f1 u: a$ X
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;
   ( A! @; A5 q9 i( m0 i
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   9 ?# L3 M$ h$ X. z+ v  E
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   " _' k  Z! V# c* U0 w. c
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. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   & K. Z' |/ I3 q3 g1 E; v
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);
   2 F& a! R$ n% U! W# B
10. ...
    0 G! S' V  v! g
11.     while(1)
    . l* b4 O. Z  ?/ n# d. |
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    8 w% x3 j2 ]7 R- B7 H4 V, Y
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;">
   . t2 n9 x$ n' c# ^0 v' Y1 N% I
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" \
   ' t% o  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" \
   ; t# K4 V: V% E/ S7 A. N5 G
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   3 ], m: a# j' O
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   % {8 f- l  s! K$ o  g% V
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ! r& Z( I- ?  k
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    1 ]. t0 d# d; |2 H  w
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    4 N8 R! F2 y$ g5 I/ i; x/ O
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    ; V* N7 @! c" |0 ?0 x
16.         free(frame);
    2 U, @0 _" V; M9 q3 e; V! x* ^
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" \
   1 \: Q" u8 O3 N. y6 E% l. E+ B! t. K
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   * E; I% C- G/ u+ H" ?, H( ]* G% f
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   # a) S$ @  G% \# q8 E/ g
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   " c' f/ x, E0 h% \- Y2 W1 q- F9 {
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   " _' R2 E3 N5 c
10.             break;
    ( @9 Y/ L/ m* g; `
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & L5 `' [/ C' E
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：

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   + R1 x0 w0 x) D, O* P) j  z
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   . I7 }8 }# e$ t: N' {
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   4 N. n/ @" |* m# X" e
7.         return -1;
   + r9 G% o0 b1 v& h5 v$ ^1 e5 G
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    6 e1 c# i& g0 e# _; i5 F
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ) n" {5 _; a: A9 j& \  ]/ U
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    " S* e) y3 ?& T( v
14. }

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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：
# s4 H7 b6 P, V7 [
3 v; q0 y0 ]7 n

1. while(fend > 0)
   0 V0 f6 c* G" x  v' F/ D
2. {
   0 Y3 X6 x, x, t6 {
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   - c  ?( R& C8 b- Y5 v! V  J; b/ M
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   9 ?9 w# V: \# x; g/ r3 x! K
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ; t4 G( x+ {# D  p$ Q& T9 g
8. picture.fin = 0;
   ( A2 u# g) [' s8 U0 y" @0 d) p2 O
9. }
   ) ]& ]5 `( V9 W/ L! ?0 z% p- R
10. else
    . S" s/ j1 m) y1 x/ D$ D- a
11. {
    
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)
    2 |& v) b0 y5 g& }
18. {
    * h+ q, L- n( f: ^
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    ( E# t& P  q& F1 e
26. }

复制代码

% J2 r; K7 ~( l) N8 N" G/ {' _* {

7 ~$ o. R; S4 h* }$ X( H5 W, \/ ?iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html