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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' g* v. o+ |1 x4 ?" V

9 \' S# g2 Q7 c' Q/ F; f+ Q7 \

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  E4 y; C7 {

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
( Z5 N4 C) i: K/ R- C

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;
   % N7 V% J% ^1 F0 Y$ X* S
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ) {& C- P, y& a, l/ P1 z7 J8 m
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   & Y) e2 Q* @7 j  r
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   . ^* F; n& O) [( J4 g5 ^
9.     int ret;
   4 m7 o  c3 O% q& }
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    6 P2 C3 x# Q; }8 p' [% }. F
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    6 e. {1 c0 N9 C  ]" g* O
13.             return -1;
    $ Y9 s1 I* x! c6 o& s; `+ h
14.         }
    2 i, c  j/ i, {' f# l& h3 |
15.     int on = 1;
    $ ]- n( p# F5 e3 X! @3 W# t* J. E
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    ( O, O$ C% s" A2 r  E
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    % L9 ?+ V) o; `
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    , u) L# O9 ~' M$ ^
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ) {$ S. ?5 Q1 P) @& Q4 f" O" l
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    . ~. [, k; }- ~: A( u! _2 y
27.     {
    8 m9 X; L: l' `
28.             printf("Listen failed!\n");
    5 f9 C! z  z0 }. [; y
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)
   : N' s8 b4 N' V  ^  R6 _
3. {
   
4. 。。。
     i- _' A( R/ `" h% M+ B
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   , c, X0 v; F/ G5 f0 ?
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ( N& @1 e+ A  d6 g( L) U
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ! m6 w; ^6 E: {4 W% x& u
11. }
    
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ( N2 u; d" u! ~+ I- C8 _  v0 |
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   / L: ]; N( [& T9 f, j; V8 u
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   4 W+ m$ O& i4 R5 l! W/ M# O" j
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   * y4 a5 d3 a% q( r# o5 Z8 A+ G5 i
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;
   ' U* d! S/ l+ H* e
2. pthread_cond_t pct;
   5 }2 P: T$ K  W2 V# P4 x8 a
3. int main(int argc, char* argv[])
   ' ~, w4 L8 b0 j" w
4. {
   4 m5 D) a. }! U$ h
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);
   ' Q, h& ?; i" ]1 u* w6 `) U$ f
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   4 F  V# Q4 ~8 }( y# ^9 q: l
10. ...
    & a5 b: u: }; G% B) s  R
11.     while(1)
    
12.     {
    ! g/ T, O% e& D9 ?% n
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    * F% }& F& r* f: u3 k
14. ...
    . j, W+ Q; A' V
15.     }
    
16. ...
    3 R( b. |$ ]5 u0 q5 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;">
   ; F6 J7 D% X2 j' J- y
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" \
   & d$ O( D( C; y# 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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   , w$ E3 k4 ?7 P  T' X
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   6 w) {# Y" T+ p1 P" k/ c2 Z- t
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
      u4 s) s1 {, _, P; T2 d
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ) \" ^  X7 h  [& N
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 Y! E6 }* W  |& E: C# J
15.     {
    # E3 `) m8 Y( x3 n6 ]' ?- M
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   3 v/ P" ?9 a& i0 Y  z
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
     o/ I( w; b: {0 F. s
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   - ?) y; }& d2 A- P" O
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   5 M9 i) B9 T, I0 T# {
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    0 n% ^" w) h/ P/ k# M
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。

! m1 S  w! z- m

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. {
   5 `* g8 _1 d: Z/ ?; Z- S2 n; Z) ?
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   ; [0 Q: _( A' L' A
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);
    " r, \9 l. H* o, \5 U  b8 D% K
11.     addr->sin_port = htons(port);
      ?3 _, I7 V. A  p3 m# E1 l) G
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    . f- _3 g: i! B- ?
13.     return 0;
      }$ c7 |5 h7 h, ~& \0 q: v" A
14. }

复制代码

% t2 |" L4 @; T, i0 B5 s
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：
6 B( r( t6 m# C* v/ ?
# i, K) w" _6 X6 E* z

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ! K0 v1 C% h% Z$ y0 B8 A  M
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   7 n  Z2 m' c2 p. p7 U
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   : @7 `0 j0 T" Q; W) j& f1 Q) p
6. {
   # `+ H" @, M: b- y& f
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    4 l, F+ [5 M$ |% f
14. }
    $ [6 O- M0 d* Y0 o, t: P3 L6 e
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    ; P- B/ h2 ]4 ?5 _6 R
21. }
    
22. else
    ; i# k( x8 |1 Q- O( b7 v$ @5 n$ h: `
23. {
    7 u6 O% `$ K; _$ N
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    / U! D7 O4 m" m# y
26. }

复制代码

! M9 H% s5 ?; W' K- W. c

! ^! F! Z+ w. f' n* y
* T5 I+ s2 ]' S$ z6 O0 LiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html