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
+ \0 y+ u4 ~, }1 i' u' a% |- S. l
0 l- W: N5 s9 l& ?* x- y1 n

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 }, U7 }/ P! S; e% ]* @, _3 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。

( R  p6 X! `9 a% @一、HTTP网页服务器
$ R* z) L( O- G/ F

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. {
   % R  B) C; R9 k, K* I4 m& h5 y5 X
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   / ?  a' c4 {% S1 l8 f* r- N( N
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   9 N: X0 G2 m3 M0 x) }& g# [
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   3 i3 s9 }  H7 e; R
9.     int ret;
   1 n* O4 W3 w2 u$ _+ H( W
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    7 \, X$ h0 Y9 O) ?
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    2 J% l" Y1 R1 ~. @. N
13.             return -1;
    1 W. Q9 u0 \* n/ e  _2 k
14.         }
    ( d% Q6 L& T8 a( i0 a$ g
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    - {/ b  ~5 Y( g4 ^7 \' ?; s
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    1 y4 d7 r( ?7 s8 j
24.             return -1;
      \) L3 ~6 q/ K/ a, Z  b6 F
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    0 ]- F* @: }& c) v: M  Z# G; P0 _) W+ V+ U
30.     }
    & Q1 p0 J' t# O3 w7 d# J
31.     return 0;
    , H5 d. l" u$ n) A  k  Q
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" U: |  F1 }! P
3. {
   
4. 。。。
   0 X; D9 S! a  m5 l3 {9 w2 o& a  P8 H
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.     。。。
   " n0 `  o) E! j$ _' L
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    , \' [  t; |) h# ~# W
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   % ^+ P$ j! P; l) h) F9 V0 ^: ?( f
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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;
   7 n3 l* n1 z& f+ _  P2 Z# ]
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   / K( ^, t8 l  O6 L6 D5 M
5. ...
   : J& F. I) q" ?
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);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    4 S7 b- o$ C" _1 c" Y1 K
11.     while(1)
    3 M" V: ]2 L4 P& P  H, Y/ i: ?/ G# l
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    4 E1 Q' y- x8 t
15.     }
    
16. ...
    ) b: L2 ^7 ?/ x6 G) L& H1 ]
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;">
   8 z: E% _" P/ `, [
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" \
   
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" \
   1 t+ D) m4 O" m4 |' g2 Q
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   , N; \  i2 z3 J. I4 v4 t
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
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)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    . A6 ?3 u0 D. `
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" \
   + l8 G8 e4 _) t! {( I
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   # p& _( v8 I: _
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   2 L' a0 D% {: N1 _$ K# Y
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   1 c( ~% a  D7 c" O4 H7 \7 L
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    + B( a8 c% b$ N
11.         printf("sending boundary\n");
    6 d& I' p5 C3 _( C! i5 }  `
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。

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);
   9 G* X6 H, ?( g  k$ R
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   ' ]8 b4 q  a2 i( l! X. f5 e
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ; M2 ?6 e# ?( E5 ]+ s# E/ D$ k( X
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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2 e+ M- Q' _+ X4 J  u4 Y
, }! q5 ]& Q5 Z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 Z0 h/ y0 S- H# G7 b
# M% c2 R3 G9 d5 t' }) V1 Y; v
. h8 K' [, X1 m

1. while(fend > 0)
   + E& q% l: |1 F# s/ R( K
2. {
   " }7 J: Y$ \8 K0 G: W7 a
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   $ l8 h' c, h2 ]# f- ]1 W! Q
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   2 P) o% [' j$ y) R% L
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   / O# P- P# H* _" R
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    9 b. a' D3 Q" ?
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ( v* P- k% S- ^/ [& |7 q
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ' X+ \1 P/ U$ J) e9 `
17. if(sendbytes == -1)
    . N& t+ @' ^- D; o; @" v& Z
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    * }( b6 c+ e1 v+ \9 G
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    9 M; O- {+ b. v0 G( u) f% p
25. }
    3 M5 O: ~6 A+ V  C) {6 c3 D) e! e
26. }

复制代码

! X# F; T3 m: B8 t

* Z! @  w0 d1 X  T
- s5 n" p! f) J- Z$ u# C. YiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html