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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" r" x4 F" I; o8 D, n; P, K3 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
$ Q% ?$ v4 h% Z$ i% F" ^# \

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。

! X7 U, r% e9 y/ s) ~7 [2 I

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

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. {
   / g! p8 ?8 E* T# ^( Q# d& j
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   # x5 Y5 ^& S- j* P# k
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   6 B% [; i: K' Y- g! ]
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   9 C% u- Z( A. y. i
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
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);
    ) u  n8 {% D) W$ P* c4 `
13.             return -1;
    ( M! F& A0 E& g2 p2 `
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    9 C) x3 m$ X. |% \' t  }
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    1 z3 A% B5 t5 P1 y
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    ; J+ @3 N# K) d, }1 ?
28.             printf("Listen failed!\n");
    ; o1 R4 S7 u/ p
29.             return -1;
    9 `& H, t# u6 k' N9 W
30.     }
    . C; r: b+ J% P+ d& I+ L
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)
   2 k; _0 |% k& X0 T
3. {
   
4. 。。。
   & \8 f: D) I5 S& E9 a
5. while(1)
   
6. {
   ; I2 O, ?* j: ], Y
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ; a1 l5 n% s7 V" K5 T2 x& w
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    + J( ~; h' f) \* |6 O
11. }
    $ K$ l/ _! Y, A+ S. Q
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);
   " {% |8 _* D, R+ Z, M
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   & h% S  d- L$ |) ~" W: \
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 l9 E* D9 S8 S
2. pthread_cond_t pct;
   * a2 h5 c. S* x$ e
3. int main(int argc, char* argv[])
   1 Q+ |7 {# M0 S' w
4. {
   1 \! H- `, l3 E/ _) i8 D8 w# V0 ^3 l
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. ...
    
11.     while(1)
    8 L( e: r& J) h& r* G7 j9 d
12.     {
    ( `  M6 n7 Y4 R) |6 R
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    + a& k$ C4 K: A3 _, O/ p  }" ]
16. ...
    - f) i* S9 H; k
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" \
   - m! K; {3 [5 |. ^7 ?6 ?8 a
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" \
   1 z* K7 ]& l' U0 W, Y; j
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   0 c) w& _7 a8 k
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ! \2 a' h; f% R
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   2 }7 Q% V% [" W+ m2 ~* N
10.             STD_HEADER \
    , b, \7 Y7 M- ]2 k: k
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    5 A9 X5 f7 `8 [/ H0 ^0 K. m1 e& B, v
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 z% Q0 ^5 u9 ^0 x
15.     {
    $ q0 A. {8 y- ]* G4 Q  a- i
16.         free(frame);
    
17.         return;
    ; Z! z+ J# p; e4 y5 I/ a1 t" s5 b( n4 L
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);
   ! @1 j) O# M5 R  C, r
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ; m' K& ]; K% G5 a. n6 ~9 q- @
7.             break;
   : n  }5 q4 A# c, s, R
8.         printf("sending frame\n");
   4 N3 ^2 i8 p5 Q2 l' s
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   1 T/ q, t4 [  x( ^# e
10.             break;
    ) K4 _$ @" i0 t) y% \/ O* S' }
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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 s4 z! w+ ?5 W. g; c# w

+ t/ g; s! o0 ?二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
# H/ y/ Q3 O2 n5 g

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   + F) @3 j3 N* C$ N2 u7 h. c. d' P
2. {
     F0 g! ?6 I7 O- x
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   $ |+ `0 [! P0 m1 A& a
4.     if(*socket_found == (~0))
   6 w9 ]& p9 J" {% D; B; z! G) M. F
5.     {
   7 w7 [6 J  j9 A3 I
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    # d6 R2 A6 [7 e4 |5 e3 z
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    % x" a& v  P8 \
13.     return 0;
    8 p0 C0 d9 J0 r) t- P" h1 W
14. }

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2 S# ~6 V4 K' ]( ^8 E- ]8 X
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：
2 [5 a* M/ F' o
- y5 y1 H! P7 @! T2 L

1. while(fend > 0)
   
2. {
   , B$ K. z- n  G  D! g( @: ]6 ]
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   2 o, P. x. R, G- Q' h, B! M
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   ( i2 g/ f: a* z& E, |% I
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   # @4 l; B& |5 v! W- x' a8 B# N# \
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    - I# e, E2 w4 S' P( g
11. {
    9 s3 m4 s4 p9 I# d3 |
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);
    % Q; I- X) \, J
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ) M- R1 d9 I7 c' {
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    3 A; @5 N5 p" `$ @6 [5 U
21. }
    : r, l9 z6 u9 \4 @& |1 z2 m
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

" M0 `9 L( L1 n9 A/ J1 q

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