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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- C5 _; x- B; G) K( _

- W# {; N* j5 E

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。

1 j+ j! A- _5 a2 o( u. 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。

5 o( y7 R" }) w4 J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)
     I# N3 x, F6 C, b  V
2. {
   ! k2 ]" N' L2 B
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ! a5 a0 g- z3 I* U$ Q9 L
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   8 t/ d4 p, S5 t5 _% }# \5 p
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ! d. P" F7 e( G/ z+ I
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    2 w0 T! I, V% F2 W
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    / r$ w# }! v1 r. s- D; \6 W
15.     int on = 1;
    0 V" T, ^# X( m8 y7 P, C
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ) w( y, T3 o5 h  A9 M7 ^
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    9 x" k8 x' J- z! I5 s9 i
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    ! a, v9 Z/ i, U* c* {
25.     }
    # y1 j: Z- h; r3 o" Q' _& k
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    " C! U: M2 k3 {& F' |9 M4 I' H
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    0 g! @) ~, B6 e5 k& E
29.             return -1;
    5 E+ X+ ^, k: {
30.     }
    * _, q. V2 j3 s/ }$ y" N! ^
31.     return 0;
    # F! }6 K8 k# p8 j. b$ z2 b8 |5 O
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);
   9 X2 p0 X2 ^" C' ~! p
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   / n+ U9 _4 R" {/ y% v7 W
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   7 a, U' v# C5 n. P6 D' I
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    / Z# A: q: W8 [
11. }
    
12. 。。。
      W, z3 u1 z6 }: F6 A  w; ~/ O
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;
   * q2 d9 r3 T; t( i
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   9 r) j" f* n6 ~' `4 q( p
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   ' F7 \+ W3 O3 u
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   0 }  ?! e1 x' m6 v. a  a% L! b
5. ...
   # }7 e2 L/ P5 D4 A* M
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);
   * }' ^/ [' d3 c, X. A  e
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    ' h1 ?9 M( s" A; l
12.     {
    ' Z* {0 _7 A& n$ g2 p! _  G: U
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    ( M# q: F1 e: z: ~
16. ...
    
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" \
   8 i1 q3 }! z  w* g: L8 x  Y/ E  q) 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" \
   4 _4 |/ y& l6 U% {
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   7 t3 K7 ^5 b5 O% `8 A  G) `
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ; \& @: h6 _+ h: b. W1 ?% \* L2 A. A
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   : @" p5 i; I7 x) p# X" D# N
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ! ]6 H- ~! ?- m. Q! h5 T% G
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    " T! p: A- f# M3 N# ]. U2 h
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    * q) Z" t& x: ^; @! r% @
16.         free(frame);
    ; u1 j3 B. P2 K8 p: P6 m
17.         return;
    5 E. I% M/ o+ n% f" E
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" \
   % a2 H$ \) K' t; X- ~) r9 ^9 y% V
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   % b0 o, m& f" y3 z/ _
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   $ S/ I4 s* p6 ^/ _3 \& B! `6 }2 F" ^
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   % h9 I; S& z! @6 z" x# U3 p. V7 }4 X4 B
8.         printf("sending frame\n");
   / c0 g5 R) |9 p' ^6 Y4 e) o# Q0 t. X
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    & x. c3 }. o! q3 ?
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    3 Z9 i8 `$ @0 ?" T, _5 o' F+ d
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。

6 k6 @$ D) U  |% t8 I5 N

# `: B8 a8 {! t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. {
   8 F" F3 `! D- A' o4 c
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
     Y8 Z2 r' [; T* G  k, Q) u
4.     if(*socket_found == (~0))
   - `* [/ ?7 U# P, X; A0 O4 u" i: N
5.     {
   + e/ r4 e5 ^7 e5 h" c! Z
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   & s7 Y7 ]0 L1 J3 I
8.     }
   ; U) h0 x6 g' T8 M& q2 A, f' t
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   9 R8 ^1 Y4 B, W8 x, y
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    7 a! U* I  @+ C) {
11.     addr->sin_port = htons(port);
    4 P1 N) z1 t+ y
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    5 A6 M/ ~% P1 r. ~0 ?: O
13.     return 0;
    0 C& \1 l- `, W/ h# G3 j" H3 c
14. }

复制代码

) @$ K$ ~! K; R& _2 h% V, \
& T; K1 D3 H$ b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：
1 _7 w9 p! p) T

1. while(fend > 0)
   
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;
   
8. picture.fin = 0;
   5 F5 D" b, {6 O% p9 c+ M/ |0 D
9. }
   2 O9 ^3 ^+ w# Z5 |! R3 @% o
10. else
    
11. {
    & d  l4 A  ]; r; i2 d: h8 l. i  ?
12. picture.length = fend;
    * e7 o: R7 A! L+ {! j, U
13. picture.fin = 1;
    $ z# T! U, G; Q9 ^( R
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
      x7 T$ n4 c7 `& T: k% J0 {
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    8 L5 t1 j8 Z6 K9 P% G4 I0 M9 p
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    2 M. \5 k5 S2 p* U
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    ( ~( J& [; _' q  [" ]
21. }
    
22. else
      Q/ R0 P$ c0 c* e2 D) S2 L
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    3 @, E2 k7 P9 p# }; W3 H/ h
25. }
    
26. }

复制代码

, w* k& l* y- j
) p. P- b# B6 m5 d8 k

5 |) E9 }; t: Z3 y# m$ g  M
$ R9 f& s* v/ i6 t* PiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html