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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7 [8 ~! n: d/ k2 \, h! @# \

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。

6 l; {7 ]- x+ t" V

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。

! V4 k; _0 |5 V/ g6 M) N" |4 z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);
   3 x  G$ S3 Z1 ]6 Z1 {3 V: p$ j
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   . A3 v6 \3 t/ {( `# U
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   7 f! [; |" P- K7 J
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ( f9 h) j" d$ z
11.         {
    
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)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    6 K  s9 }: z* \7 c! R
19.     }
    ! {/ m7 D! O, K$ V; d
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    2 T: _4 Y, F! R* Z, C  k$ M8 m
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    2 t2 w; r' U3 i7 C4 L% H8 l
25.     }
    8 t4 F7 C& j! o
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    & r, v# u) r- Y3 U- A8 `
29.             return -1;
    & R( @  P; r7 A. h; T& L5 L& N
30.     }
    6 [  D" R- M$ ^( c$ `# @
31.     return 0;
    ; J# Y% _) L6 a) u9 I! R
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)
   - x" V0 }3 ~6 w" o8 L7 ~
3. {
   
4. 。。。
   % a! H, \6 ^3 G# P# [
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   ' A9 D9 z7 r# f& _
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    / X7 l: @& W. \
12. 。。。
    & D( y+ e# ~& K% w
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);
   4 Q8 Q7 X7 m! h% ?( j, \2 d
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   . Z6 y* H6 h& x$ R' d
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ! q  k; X" ~; T
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ) v) [) k) d  m# |* 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;
   9 p, X. |. G- z% Q$ p* c5 z
2. pthread_cond_t pct;
   2 l4 w! q" O2 w: f6 g# p
3. int main(int argc, char* argv[])
   - c( ?0 b( {8 g& B" T
4. {
   + Z0 w; N$ r3 f: {
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   1 r& j( u0 ~; A2 L2 v
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   - [8 M: U: R+ x& C0 b6 l
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);
   # A% z0 i, P( u& A/ ^) `/ ^) |
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    * S# t- F' n1 a6 d) }6 c
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    $ |+ R! |! b' F
14. ...
    % S0 n- Q3 b# {1 C; z
15.     }
    
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" \
   6 `6 P+ L7 c# \% R) L6 b' e7 v
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   7 B8 b8 \4 g) t9 y1 b' w1 V0 d
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"
   5 l& ^+ N  r8 F3 A: p5 `- k
7.     printf("preparing header\n");
     w# t2 j6 }: e* v! J7 w: S
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   2 B9 Z' H8 W* h8 g6 i1 r, V
10.             STD_HEADER \
    4 R; n. j% h, Q0 ?# ~9 v5 F, r
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)
    * R# r7 O2 T% s( `: z
15.     {
    * W! a6 o8 o) }" c2 j
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" \
   6 C) E! B7 z1 O3 T( M: ?
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   1 d: Q% @6 i; b
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   7 `9 ?; y- {, `! q& ?! T/ M* T; F) d
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   6 k9 p) D% ~5 h% N' z' S1 f
7.             break;
   ) L2 S( b% T) x! _) A5 z
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   2 z- J/ i" `. [! s9 k* j& Q
10.             break;
    7 k! h+ v, ^1 u- H6 f1 O
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。

; u+ `8 C" s, x. I4 A9 E) @; O

' S( c) H1 O$ \5 n% x( U3 ^2 G0 n二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
$ _. n2 F* m/ B. E2 F/ c: p1 d# T

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);
   8 G% l" b1 }) t! \
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   ( B) L: U4 a1 B; I+ u8 k
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   8 W7 M% n6 O8 H9 K3 v! P' }: P+ _
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    / S2 `' f6 F- L. f
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    ) N; ~0 W) N# ^  l; [: T
14. }

复制代码

3 Z5 Y" I5 u- f' P) V5 C( k( G, B) N
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：
4 ?  F7 |" U9 C. ^* i$ v* p' S: W

1. while(fend > 0)
   
2. {
   - k5 \' y5 h+ Q$ S4 ~
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   - x6 ?6 C# V9 W2 N" O
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   8 F% {  V/ Z* I4 F
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   , h& V- K  ]) P9 H
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    * x' _( Y6 Z% w7 J% R6 r6 c) h
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
      k7 M% u1 ^3 j
17. if(sendbytes == -1)
    3 r! ^+ _4 O( f: @7 C* N
18. {
    ; `0 E4 ]8 k2 P1 V$ u( \9 ]
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
      G7 ?5 d& l9 ~; a0 d* y( S
21. }
    
22. else
    ( @" X& U0 M, v4 o  r% c9 T
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

" y: v0 P2 B! E4 J6 N

( B- e9 K6 x- ?8 N
2 K4 E- D! p+ W" ]5 z0 diMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html