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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! |  z( N+ t+ j) 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

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。

/ {& W" G  W: s7 M5 U

# w( i% N: Y, N1 r

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。

  
  + l7 P" s! p! o) Z. [- U

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。

! @  J  @- Q. T; \( g, M  D- j一、HTTP网页服务器
, Y  e* M& ^8 l! O' o

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));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   1 C# v3 \8 p  O$ @3 x: F+ `
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   2 h: Z3 B5 u  K+ B3 ^- J! p
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    + X6 F* h+ U: N/ z
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    6 f0 r$ x. s8 x$ k0 x- q8 ~+ U; P
13.             return -1;
    % k2 H& O5 d% P/ ^; h  P
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    / Q6 K$ Q, }- x. A! J
17.     {
    $ P2 y" _  y+ ~/ B' Y6 M
18.         printf("setsockopt error\n");
    9 N* t0 W8 y+ H, M+ y" F
19.     }
    5 m8 _- h6 s. {8 O* L) M& C! a" c
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    6 ]: b* S. p  c; i& T6 A  E4 R2 E
22.     {
    4 p3 [* S- ^( O; {9 M0 V
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    # E& [' A) ]( w
25.     }
    : `! ~5 h6 a2 k' ]; x
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    # h& t6 i! n' j. \2 L7 ]& B, l6 e
27.     {
    + ]1 I4 T1 h" a0 Z
28.             printf("Listen failed!\n");
    6 p0 h9 i& F4 k  T  t
29.             return -1;
    + i) `" C! H) h8 j+ L
30.     }
    
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);
   ' u( j; l& C$ T: K7 V4 r1 r$ f- \# O
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   $ \: L2 P2 a  C- b% i3 r. x$ o0 S
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   ; C+ u2 J- F, A/ M% U: f
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   & |; A) G1 s) i5 M; ]
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ( b3 m+ j9 U+ ]% ]
9.     。。。
   # l# f- x, U  T* k& M, ]' N( [' A
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    . R: \# z1 w* b3 u/ p9 n2 w+ R
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;
   2 B, w3 l* O) O; `8 b/ w# {
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ) J9 y9 ~: g8 \7 q
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   : P+ o( y& Z: U8 p: s
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;
   7 d; B5 {6 C3 d; l  V# \1 A- W, o
2. pthread_cond_t pct;
   . ~: h. N* t/ f- S; W/ p
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
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);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    * H$ A7 {) @0 }5 _
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ; `* w; k/ w) [$ X2 F  s
14. ...
    ; L2 ~; f) P. B
15.     }
    
16. ...
    * o& Q8 _% x. ?& E1 D
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" \
   & W! p+ L3 U% ]8 z- J' s
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   # d! f) x' S9 @( m* p
7.     printf("preparing header\n");
   ! P, D- C, e# c6 y2 }$ n1 k, [, ?
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   1 w. D8 {% n& h4 e3 @
10.             STD_HEADER \
      W2 N6 m' E6 A: N  U
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
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" \
   9 o5 r. }8 ?, _' x1 @7 w* y
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   $ {8 j3 d1 g4 H$ z3 T
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   & Y+ u+ g% [8 L$ A( x: r0 M- k
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   6 J  ~3 ~1 E2 U/ d# }  J& X! X
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    # u5 A7 v; c* n% e) 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。

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. {
   # y# a0 q4 h1 v6 ?& B, \
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   3 u# j7 n6 R( w( U: ?9 O( J, j# p
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   & P, h. V+ V" x) E/ h# Q
7.         return -1;
   
8.     }
   5 g3 I1 x/ \6 `5 D% n
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ) K# C1 }0 w6 L& c5 j
13.     return 0;
    
14. }

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( ~* C  E0 ?3 Q4 K, o0 Q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：


$ M# ]) c$ |$ K  [0 ]

1. while(fend > 0)
   % [  L& y% _1 G, Z8 ^: V
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   : ^4 N$ W9 X8 h( ]
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   / q# Y. E! B  y" w: J0 {& e) B4 F' Y
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   % ~6 ]3 [5 h5 ~. p
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   1 U4 b5 N8 `) q
9. }
   ) ~/ X; r& T6 k6 ~
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    ' _' x" \& h) r$ \
13. picture.fin = 1;
    + ?0 W$ X$ t: j& C8 e
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    - n: y8 P# B5 z9 {* W- Y1 N" Q
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    7 ~$ s! x6 a$ [1 y4 H3 p) Z1 [
17. if(sendbytes == -1)
    8 ~7 v9 B# o( s' z. _% ~; \% }- [
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    ! X% t. ]8 S4 n. A/ S& L
22. else
    ' P% Z" V, A. V; o+ B! U  M
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

7 t, H. x# C" u4 c# O
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html