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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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
/ p+ Y- u9 B. I& {9 r

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。

( o/ p! J" u& @9 R% n- c7 I- S: s

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。

# [/ h/ x+ ]1 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;
   : J4 l/ o0 q4 l! i$ R$ Q
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   * Z- q) p. m1 [
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);
   5 d/ i/ V- _" N, c) O
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    / Q" q) Y4 n  [. i$ J1 ?
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ! x& p" Y% l% F: V. t- R8 g) W
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ; ^& r! q2 I4 F$ P
17.     {
    ( ]0 a% p& V8 \( G0 @- Y3 N) O' V
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    ( j. M/ T9 E7 L/ K6 z; {/ ^
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    ; Q  w+ |& G7 r* g! J1 \
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    $ M) v6 u% B* g+ B
24.             return -1;
    ; J; M7 |, [; `* k  H% e. O) d
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ' A3 s) J! t$ k' K6 ^  L3 J
27.     {
    7 q- ]1 f! C  ?' n# K; m/ X
28.             printf("Listen failed!\n");
    4 g+ M( U3 A8 ~7 I0 a/ M. o
29.             return -1;
    * t$ j' ^6 H) S4 L
30.     }
    $ r* t/ g# C! x( @$ R
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)
   
3. {
   0 S; g4 Z7 _& w! E& U+ K  }' B
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   ( Z) ~6 [  K* P# e. C
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   9 q/ L4 q0 F8 Z8 u0 b
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    ' P7 g6 q  V1 z  k3 P
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;
   : d7 `; z% A& ^" A' w& ?
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   $ S& a/ [/ O5 u. X$ p
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;
   ( S2 [  T" D1 G" w& z# S: S, z
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   # E' P: `0 x- P. Z8 G
5. ...
   ( Z5 T6 d8 E; g( ?, P+ x. I, ]
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);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   7 Y. |/ u, M7 q# d! L4 I$ n
10. ...
    " i' D$ u5 d" A& B. y3 f, a. S
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    : s- l/ z* `2 a" _
16. ...
    * l& l# M( Z0 j/ O' \2 r1 u
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;">
   & J! x4 O, ]6 A1 V
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" \
   ; [+ Q; m6 V1 L( k  N
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   ! M( N/ [- j* m. I2 I/ k2 D0 w
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   - r, e- w% u% q
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
     C9 g) B% h4 }" G
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    5 d7 `0 y+ g& q. k# O3 l& w3 k
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    : ~0 h8 V( D7 t6 n0 J
12.             "\r\n" \
    * Q/ l8 v+ C9 m7 k4 r. U2 U
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    " ~9 w) K( V' B, [
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    5 T5 n0 [, E: @6 F
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" \
   5 ^. N: i( C  s  S. T
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   6 O# o* `; F0 _, [
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   / E. q& M% O3 n
10.             break;
    6 ?. w; \; L" [
11.         printf("sending boundary\n");
    ( X% o$ t( p0 u. @. `. e% S, p* ^' p, n# Z& f
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ! d; Y  G0 ^& U* Z" w
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。

1 z* e% e& }/ l" z二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
- U7 e$ S/ O/ F1 x8 z

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 h) s7 m5 J# G8 f8 }1 g/ d$ ]
4.     if(*socket_found == (~0))
   2 m& y' ~& o, T9 e
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   , S/ h. j8 X& U0 p. D8 z
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   4 ^3 Q5 A3 a3 V. n
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    & Z, u" e" f! b
11.     addr->sin_port = htons(port);
    2 K/ l9 p9 ~8 c7 q& e! e
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
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：


9 g$ S3 N4 ?' q0 e+ A' s

1. while(fend > 0)
   + ~# s1 D$ z0 S- i
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   3 [. W" ~( y" e. H
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   2 }# C. o  m" F2 F
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   8 M$ O0 @' |9 v: X/ M. }/ n6 j
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    % \. n" Y' b  b- }7 Y0 o# F) E7 |
11. {
    3 a6 O& c% ?+ X( C! D
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    3 F, q3 Y4 U" |% k
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
      h0 d% L) s  G$ G& b( |  r# S
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    4 }3 Y6 N% h% S0 @
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    + r8 T1 I+ o# g2 B! N
20. return -1;
    
21. }
    : q# x5 g5 W" b1 m- ^+ I
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

; S6 ]( \  \& \

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html