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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9 V# \' O4 u$ x+ R

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。

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。

  
  . s% C$ Y. Q* T& g; J

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。

4 V% c# x! {2 c5 c6 o$ }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)
   0 d/ O4 f$ _& q
2. {
   + B+ z$ f; k* ^- |1 X* C+ r6 X
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   6 D* g! H9 e8 i. X. k; N
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ; K$ _  ^% Y0 I/ a1 X
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   5 `2 r* G; W: x% w7 {& K% e0 a4 p
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   0 u" |6 k' c( P0 X$ w6 h1 w
9.     int ret;
   7 D  C8 z4 z; i9 w
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    # {2 Q" j/ y7 s7 a4 e6 U# ^% q8 }, l
14.         }
    " I3 k& m: z" {4 p) ]
15.     int on = 1;
    ; r% y2 T6 f. k% H+ X/ B- _0 M
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    * |* H8 i7 S3 g3 c1 e! C% U; [
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    0 A  ^6 L8 \* k+ Z2 O
21.     if(ret == -1)
    , X' b( z7 F4 {+ F8 @. S
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    ( q( [! `, {" x$ t8 |' E
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ! i- M% i5 o+ [- n( N, y/ `: y  l
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    & r- Z1 l# t4 c! D( ^6 k) k
29.             return -1;
    
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   - u6 u6 t7 g" E/ c2 Q! [" W' [
5. while(1)
   
6. {
   ! g( F1 F' }& j! z( g* `0 }2 s: S
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   2 {% F8 u% c# K9 C/ V! ^3 r. e
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    " u: H/ W7 v3 W; @" B+ y  @
12. 。。。
    , ^  Z( }! h; V4 ]1 i2 A! ]( C
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;
   5 K, z6 K9 A) L* F" U+ m9 z$ y/ K7 N
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   7 W) D; z" z& q% W9 p( p8 ^
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   * I7 ?8 O; u0 e* ?
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;
   ) G; e0 ]% z, |9 `4 v: m* {
2. pthread_cond_t pct;
   / g8 p7 x- E" C' w* j
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   : L- X5 B# {5 X6 f
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   $ d* W" @, \& e* B, L6 J
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   . q) w6 r, d1 l8 Y% K
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. ...
    * ]: v! ^5 Y+ [
11.     while(1)
    / X# k, s+ N0 P* R. I
12.     {
    ) Q  V# A1 C/ g
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    3 j* o; X* e% K9 V% P, Z- D3 n
14. ...
    
15.     }
    ( V: S! @# f3 s/ v, }& F
16. ...
      Y4 H3 W7 i( i  b9 c
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" \
   ( t* n3 F/ y* S
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   # r" G- V8 L; f# T- \
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   4 B# Z- \2 r$ {7 N% _, h) E
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    6 Z0 `* ^# K4 h. }9 ~- ~/ N
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    6 q2 m! h" @  Z4 J# o
12.             "\r\n" \
    - {9 W9 @( ~# j- Z& L3 \
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    9 F+ _3 }9 h* |/ i- U2 W+ C1 V
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) q* i& t: x2 I, I4 }3 |" U
15.     {
    + ?- c, J) t$ K( h# k+ I: @
16.         free(frame);
    - Z5 D9 f& C3 T
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" \
   / ~; b* N* w0 N+ H& _
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
     K$ V: o& k  _7 a
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");
   - ?+ ^6 c5 W9 Z  S8 s: A% H; Y, P
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ( J) z7 x. p9 \' B" [5 F
7.             break;
   1 f7 I8 }! N" X) D( \
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    + F) p* U$ P$ r& H/ ~
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。

  E+ |. r6 \( K9 |* m

0 F& ^& Q$ h2 J) P/ b0 w" U+ G二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
* G/ i1 b" R$ R# d9 J9 C7 @

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   3 F$ P3 l, o' O$ ~0 `% N; ]
2. {
   / R  j% b$ \% n- n! V) ?
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   # [# ?1 N! {, z
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
     x  w# V) f8 E- S
8.     }
   . h! H: p+ `( \. @3 s
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   + c9 N6 X7 Z) ~) `' G. P
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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- R& \7 R3 i3 \. l! I; X2 C
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：
( w; |) K! u9 ~  t' G: Z

1. while(fend > 0)
   # X0 h- [. H7 O1 S! u
2. {
   7 d! J  y1 g$ y& g
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   $ B6 K9 _1 c7 V7 q# I
6. {
   , |( V6 f2 v+ k% y" q' ~5 K4 Y
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   / P" `* \7 I/ R! b+ m
8. picture.fin = 0;
   : C; `  y2 a  A/ i& |. G1 d
9. }
   4 y  m# a2 m5 m
10. else
    
11. {
    4 n4 J- a) H( l' r3 a6 v
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    % a- w9 W) g0 Z: `8 z3 u' P
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    : w9 Y  b' ?- i8 R
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    - `/ i7 V4 U" H2 |4 z
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    6 j( o: S: p8 R/ L- P
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    4 |3 Y7 k, P% @; D
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    1 S# H" r8 b4 t3 M5 F
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    / D- ~; i( `# h3 O7 \
26. }

复制代码

0 A9 d1 J% N% j0 ^" ?+ e

' T' ]+ a* Z! c8 @8 yiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html