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

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。

9 _' ~9 ^, S' e5 c7 H

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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ' e# x4 }6 R. n/ r8 ^
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ; v* Y5 Z% v0 c  O
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   5 E% k: M; a4 D1 x! w* ^2 y
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   : F3 M4 I) q8 u, R7 i
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    $ B4 t& N/ p8 q. Y0 [1 A' D
11.         {
    0 N2 m2 y. x/ [' Q
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    , b4 E$ v  J: C# u8 r
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;
    ! K7 N" i: I  ?
25.     }
    9 }$ \# }, @( _2 z& W
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    + Q1 i" J. x$ u- I
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    3 e& z( o, A% 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);
   ( h1 e0 L7 G; b% K, J
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   0 w& _7 N, o, _/ I/ ~3 \: n- m: [
3. {
   : ~9 x' c4 e8 U% \: r3 r- u6 B
4. 。。。
   
5. while(1)
     ]9 `; C2 M: w
6. {
   * g$ o9 j4 P/ q, P$ O4 B
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ' K+ I; ^" l; f6 E  d  S! L& Q
11. }
    
12. 。。。
    ' t, J1 v1 _3 n+ q/ t) a
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);
   ( Y" h  X  P0 ^4 f
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   " u% U4 c! _2 p
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   # h: X  H: L; k* k
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;
   & @& x7 f+ ]* J/ s4 f
2. pthread_cond_t pct;
   
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);
   ) a  X0 V+ o2 ]) }0 L
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   $ g! B& r! J2 y* [" f! Z
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    4 Y3 o8 j0 S6 g+ V( S
14. ...
    0 h( L$ _" l- y
15.     }
    
16. ...
    & b8 j0 h2 l3 }: W7 Z$ O2 u2 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;">
   
2. </span></p><p style="box-sizing: border-box; border: 0px; vertical-align: baseline; line-height: 26px;"></p>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ' `5 v7 [5 }% Y( j; y
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"
   " j3 F6 ]4 N/ L, O
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   0 g; K" \- [; d5 N' p
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   , v6 \- {- s+ U
10.             STD_HEADER \
    $ a  ~: g; ^3 s# u$ K
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; {( E' f6 ?% b- o! o1 y
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" \
   $ K+ _; ?' v% I9 W/ A' Z
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ) A+ `( c/ W$ A
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   & ~  i  I) ]9 f6 r; k( H2 n( Z2 ]
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   : l$ |9 }8 R9 D4 Q) Q1 _. K$ t+ u
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   - G# p; H. f7 ~" j4 d
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    0 d: A1 C+ j: V: O' v
11.         printf("sending boundary\n");
    & o5 I7 j0 N: ]+ O& d. l
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 c$ L8 ?" F$ g$ ^- ^. `6 W# q' F4 v& V
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. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   . g: R5 I$ t1 F5 t7 R
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   * W2 k1 X; @6 u, Z- ^. \  ^
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    " ?: T3 ~3 E4 o; \0 K9 j3 Y. c7 R9 u
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ' y- H6 s4 J% Q( u( v2 p
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    2 q- e- M: X2 e( Y7 w( W$ S
14. }

复制代码

4 R$ i9 ]& U% _) P3 e0 _
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：


3 \1 Y/ E: ?6 M" g. U! q0 i) V

1. while(fend > 0)
   4 n" B/ q$ K; ?' Q3 b/ ]* H/ P9 J( q* h
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
     \0 h$ @. C. Y" ?
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   3 {7 Z5 j( R1 N% y
10. else
    
11. {
      ]# V6 x& W6 @# n$ Y$ q1 _
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    3 |) [- G3 A7 X1 c
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    , D' i9 t3 A" J7 U+ n3 T& c4 H
17. if(sendbytes == -1)
    4 [0 B  [( e3 s' b. o7 W; U
18. {
    4 G  Y7 z! E/ U) ?, p
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    / |+ N, s' o" G% K6 \0 \) I+ q" O: w
20. return -1;
    2 k6 k" _0 J# g: P6 ]( I
21. }
    2 _$ x1 A$ Z8 N6 c$ v! H
22. else
    
23. {
    8 K) m3 M5 T5 X# M
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    7 ~9 k. d/ r' M1 q" @
26. }

复制代码

$ H2 V+ c2 |2 U$ i8 N- M8 s' p
% _& Q- o2 |9 C: x5 M) X

8 q( m' B8 t1 o" k+ o6 B: |0 z
' I- \% v" z( t. A6 y4 yiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html