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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, }; `4 S% T; Y& p

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

" k) E2 x/ u+ |5 m- Q* P

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。

: ]: x0 `, {9 u2 T' t  F

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。

一、HTTP网页服务器
2 `% S& @# o- b" s. {/ A# j

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)
   % s/ j' M9 Q5 b) {2 e  q
2. {
   ; y- J7 h2 i( A1 D7 F: y
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   5 p% B5 s" |2 r: U) c, z
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
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)
    * O3 W+ @) z9 y+ A8 U# R
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    8 A& q0 n7 Z  B# y6 |% V% r1 ^$ s
13.             return -1;
    ' E1 i6 q1 a" J! V6 n3 ?7 \) ~- a
14.         }
    $ P- b3 W4 V: c# b& ~
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    & `& S5 a' _* |+ Z; L
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    $ M( U0 T/ {/ _
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    ! @  _/ m+ ]% c- y6 @8 s3 K9 j, R
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    % T+ n4 s! C, a, g- f4 [
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)
   ) Q( u- \2 \# Y3 S, |" d
3. {
   , ~' s. R& f# [0 r8 v# `: z( ]. R5 C
4. 。。。
   
5. while(1)
   5 P+ U7 C' A8 H
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   : Y  v& @9 A) h. j& g
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    0 w+ m! _1 l" G
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;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   7 b4 S2 n: p% K, y; n$ b
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;
   , m- ]- y+ a* H. T
2. pthread_cond_t pct;
   : @# H% \! ^; A$ A1 w! R1 L. f
3. int main(int argc, char* argv[])
   3 }' f/ _  b& O( r! A
4. {
   , r/ b+ S5 a0 [2 J. y# g
5. ...
   3 e  i$ z5 w: S6 B2 x* R; w) G& `/ b; m( g
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   , ]) F2 @" h9 P/ C# c( e8 F
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   # U! J: g4 \% M% q
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    , w7 d9 `7 e% l* j/ O, u$ M) S
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    4 G2 P. }3 U/ V
15.     }
    . I0 t1 n' U. q$ j
16. ...
    % d. a5 a  n/ o( o
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;">
   1 U1 s* x5 X& ]! y7 R
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" \
   ( ~8 C/ w  j3 W
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   4 s% s  B6 Y% C8 j  h2 ]6 n- D% R
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" \
   5 y& e4 J2 F& G/ G
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   3 E; c' J: h; h- j. Y
7.     printf("preparing header\n");
   . N3 q6 H, J4 p/ y2 |8 M
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ! p1 _, b/ Q, R* ~0 m
10.             STD_HEADER \
    & j0 g3 B- _; f9 k8 k
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    2 ~# i5 B; i0 f& {
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
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" \
   
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");
   % E5 t1 n- G: H' E& Y7 `
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;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & S4 S+ P7 }6 I0 @
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)
   
2. {
   # r* Q0 ~2 ^$ j# ?: \( P) Q- \; O
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   . f; M/ @2 o6 t1 C6 |  F6 R
5.     {
   , c5 R* n$ K  e8 h; d* W
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
     e6 C! M6 T+ A; F
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    2 @+ [/ E* |( Z( I; P5 u
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    6 v9 c7 l& o# v, |
13.     return 0;
    # y& H6 p3 L# ^7 |9 q
14. }

复制代码

1 n( `" W$ @8 k9 H5 X! _
; e! w7 J5 A& S. o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：

# E: ?8 a9 M1 h* ~9 Y6 @4 J* R
4 D. d1 Y5 K" P' m$ w+ 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)
   ! Q' J4 e5 o) m
6. {
   + l3 M3 F4 T! b* j  ^0 Q
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   0 X% g7 ?9 h( _2 s! d$ X1 k- p
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   # K: |/ o5 H( M
10. else
    * u  C1 t5 u- @
11. {
    
12. picture.length = fend;
    0 a  ^/ X5 h2 D( G) v1 A! x
13. picture.fin = 1;
    $ N" U7 {+ f' v  f
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    # f' c2 H$ e& k5 r# v
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    4 J8 i/ D/ |3 @6 _+ S2 r9 C
17. if(sendbytes == -1)
    ! j5 ^6 ?! L. C8 x
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ! ?5 J$ t, w1 K: v- i/ b
20. return -1;
    
21. }
    , Q1 y' ~* P; P
22. else
    
23. {
    7 M( F' w, ^! H6 k6 ?- \# Z
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    , P: e9 ^8 z$ K) X1 F
25. }
    8 S1 r# \# P3 B1 R9 \. {* i% o4 B5 e
26. }

复制代码

. g1 [# o" ?+ t5 C
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html