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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* _  N- g( w6 V* X2 v6 }& r

. a7 N5 j  ]0 X6 A

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
% R4 w- }/ ~/ ]  d8 h3 @. e

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。

, e! t4 Q7 D" k$ 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。

  
  4 h5 ^  R& `4 q8 e' t

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。

. V% G5 D# b5 E2 r. r+ @) r一、HTTP网页服务器
5 |- f/ A7 }, i. x; T' a$ o/ E

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;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   - v5 b9 A) C5 x* a  d8 G! A
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   & s) i9 e+ s* g, n6 H* i) k
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   + i4 R- P( Y/ m% A0 A8 m) o1 v
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);
    5 S  _0 R% u/ c9 ]: ?. P' t8 \3 v9 M& y
13.             return -1;
    3 q4 B' w9 i* Y* P/ N
14.         }
    
15.     int on = 1;
    : J* a) `) ^1 B8 l- A8 l3 e
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    1 w7 O, N+ Q' S/ j6 ?& u/ @6 ^
19.     }
    5 {, Z' }. V1 r. k7 z# o  z
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    + L2 {: A1 E/ V$ X) R; ^' k3 E: k
21.     if(ret == -1)
    # |8 d% o: }- l/ u
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    % G8 v" ~% w3 C3 p
24.             return -1;
    
25.     }
    , q! U" |- Z3 V
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    7 [" v! L: x+ M
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    9 R* {; D/ g' G* A
30.     }
    
31.     return 0;
    # ]3 T7 r: l  V* G8 h
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)
   
6. {
   7 s5 x5 R' @  r
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   8 q+ X0 w' k1 \* I0 V. L3 y& [+ M# J
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    " j7 y) Q4 D: p! |9 K2 I
11. }
    
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;
   $ v/ d# O2 v8 c9 s' A
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   % o' O) m/ j* N6 I5 p
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. {
   , I; d' u3 g) o! T1 _3 T2 B2 D
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   . ~+ X' R% }; ~& K5 C; `
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   / r) \; x0 h& I7 z& P/ i. y
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   # G. S" Z2 g/ E0 I9 _/ u0 U
10. ...
    2 [5 B6 T2 e0 m7 U. E) b
11.     while(1)
    ' W2 K) t' {8 c8 g# ]
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    ; E% y3 v+ l2 |4 x7 A% C% `
16. ...
    5 w# r  M- p" _8 y, v/ t
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" \
   
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" \
   6 ]0 }4 u, l, N& H
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   4 n% J2 W, t: h9 l5 y
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   2 n/ ]4 `: F' I& w
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   4 W9 \& `, H: D( n0 m* q7 E, L
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   - `3 c' n' F1 A6 `) X
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    % \; V% E. [8 T+ J- j( z4 b: F
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    # o1 G3 l/ v, h9 ?5 u% V6 z. I1 F( ^
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   - q% z. V1 P/ [/ C
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");
   $ f1 f4 _' i- c1 o' N
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    7 f3 b1 J" t5 x( r# y  w2 s
11.         printf("sending boundary\n");
    9 f$ ^& \; e% S! I9 S8 V$ n" f4 @% O
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ! `" g/ X2 M' a& G7 r# S+ c
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>

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。

, I! S6 S3 G! c& [5 N+ a

) U3 L- Y2 @  p* h" M二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
8 R2 ~4 `4 N0 s

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);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   , m$ M  y5 F4 }5 M% a! `
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   6 A: V8 B5 t5 |- Q1 ~! n' Y- R
8.     }
   4 S4 h4 I& r2 j6 V/ l! t1 M
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   / V0 k& O$ V$ Q; o" H  `4 d4 y' n
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    4 `5 \) R: e. b& L# M  c, [- @
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

7 V7 Q0 ^: j0 z+ ~: E
+ G0 X! R% C( X0 u, p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：

( P7 ]2 J6 ~# V( a5 n9 L
! M0 a. g9 r$ x# v# t% ]

1. while(fend > 0)
   " Y2 b/ ?4 s$ _1 s
2. {
   ; Q* h. a) p' }9 h( q5 u
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   - j! l- B9 J; U* p0 g
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ; a! I, U4 B  x. u" O, Y+ c& Q
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   # I  r" q9 l+ H
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   3 i% i8 F/ A; V
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    . \- e2 B; X/ I$ B& C1 g8 E& `( x
13. picture.fin = 1;
    7 t; |9 P# b4 x& h8 Q4 b5 {
14. }
    5 b1 G- u! }2 w  s: I8 e
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    / o$ T7 t, A/ a: h! i
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    / a: e' r5 m9 R5 o: i1 ?
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    4 @' _: q/ I  c1 }1 l9 f1 c- ^
25. }
    ; d/ j, i4 e! Z' X
26. }

复制代码

2 I$ i8 y3 W0 p! X2 Q- a+ [
; C, d- E$ M) c( |# [6 A

5 L- }# G$ V" @+ j8 e
( r6 V8 D- S; q; u4 MiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html