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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. v- p# B7 l  @6 o4 {
  p% f% ]& p- u% x

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
" v4 y) a+ }7 j7 v

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。

  
  

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。

, P4 [6 k! _; ~0 a0 s* p" l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;
   ' O0 J& f5 i6 b3 ]  g
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   . d+ o- m* G- |  I
9.     int ret;
   7 f0 t4 r# E" Q! c3 z1 S; l; q
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ) ~; f! l7 D  W. P" k" H: F4 ~
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ( R1 n; @* ^6 Z/ O- n: b7 y
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    ! H, Y( C+ `" B* C
18.         printf("setsockopt error\n");
    0 h% H& U& k) o
19.     }
    & k0 R& \- V* b1 z& ^+ B
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ' n. C1 `8 m, u
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    % ~8 [' [$ y! {( W- \
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ( x2 z2 Z0 O0 p; Y; z- G9 f9 p/ ?
27.     {
    : {$ I% r0 s6 Y
28.             printf("Listen failed!\n");
    , q  l4 h1 T1 f$ h2 K
29.             return -1;
    / P8 }) B* G& f4 m7 a
30.     }
    
31.     return 0;
    6 V' q+ d- |7 [+ P& u1 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 w: k, g2 V$ `- z$ b
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   & k9 ^/ n, O& l% n! D# ~
6. {
   / g7 t6 R8 d+ _$ l1 c
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);
    ( P5 n3 g* l& D
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;
   ( w9 e' P2 l2 i' `) V1 N7 y6 z
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   0 H: w' h7 U' j
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   5 E) c3 z% l/ ]- P4 m9 K4 X% Y
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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   4 k5 s+ x2 c  J/ \% k( b
4. {
   
5. ...
   ( v3 k/ k6 ]4 e, `, G3 v* V
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ) a" i5 K" b' Q# F$ |
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   6 M/ k2 ]0 f3 T
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   % A! C2 U) @5 l9 I8 o1 A4 a% w3 z
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
     b$ o" F" e! V* T" ~( ?$ r
10. ...
    
11.     while(1)
    / o( B% L+ j, F: S9 X5 v
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    0 {4 B$ t( t- a. F/ s2 K: J
14. ...
    
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>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   " s$ c8 J$ r# C- p; s
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   & D3 h+ h3 U' I( [* H: s8 K
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   . T$ X9 F- C+ B4 N7 V* F7 d
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");
   0 g$ {9 c+ s6 t9 s. K
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ) \* H" X. a2 L+ X" O% z
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    8 h. }7 J) I7 z, [0 i, W
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    * O8 ?" g7 g3 Y
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ! w8 Q- j8 e2 j, T9 M6 A
15.     {
    % b  H! W. c% K( f, p
16.         free(frame);
    0 Z+ x& M3 ^3 z5 A3 a' q! H
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" \
   7 V; a; n2 Q5 I# g! r
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ) O5 ?' M7 h6 ]) h1 w7 U
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
     O9 ~  }8 Z& P" ^" i
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    / @+ `* u7 x. b! Z* F
11.         printf("sending boundary\n");
    % O* d+ _1 ^& B4 Q) |, _/ o" f- S
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ! ^5 A; r  M" ^3 u2 |( k
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。

7 k$ ?0 \2 C6 J8 y1 a6 r7 k

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
" N/ B; A" O3 ^+ B! v% e  i$ p8 |% F

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   2 X7 i6 d* t) U6 i; W- Q
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   , `" f9 _+ K+ t7 n5 m* E
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   / s9 t( Z1 R9 |/ \$ u# _0 _+ W
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   3 R" j* D  _& {* Y' o) A1 d5 L
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    , A1 p1 S0 [0 Y, z6 q  N: C, d
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

8 O4 q: A7 F! ]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：


+ L' k5 L5 Q; h+ H/ h

1. while(fend > 0)
   % U- i+ |/ ^2 G& T7 Z
2. {
   0 R1 S4 p$ l! q7 y2 x
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   3 c; g$ T) m0 |/ Z
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   4 W+ D4 L+ [2 v% W. |; f8 @" w
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   # H% U' y7 G4 i+ e
10. else
    ! ]- ]+ l1 v$ b) i, d8 |$ c
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    2 r! S5 M) g  J; `6 m/ k7 k
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
      }. _+ e5 i- [) A  r; z- C; [
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    : q; m7 E: C+ @% t
22. else
    * k3 P# p0 @# ^; {! J( N
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    + W/ Q6 k2 N  F
26. }

复制代码

7 G% p# U8 {3 D9 D: d
* Z6 ?4 `# i, D5 k4 M

: V  I4 i, W, w: y' w4 }% ~& ViMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html