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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! B7 s- O" |! M" @; s+ l

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。

- r! X. W7 c+ @. E7 p

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

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)
   " w9 I; C! E2 z/ H
2. {
   1 ^- v, l+ e, W+ P8 h7 Q# _) L
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ' N* O9 j0 y; o6 ~
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   6 R. I& q- ^6 q* d, A
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   * u7 s6 r$ ^% h! @& ^2 `* v$ `
9.     int ret;
   & ^" A4 a" H" r
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    6 F$ u* `$ g6 T
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    9 r8 `8 V( [, }6 P+ Z
13.             return -1;
    4 N4 s( L1 r+ y* }2 Q  N
14.         }
    
15.     int on = 1;
    & }5 e9 D5 H/ V. _! |" E
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    + a6 s: {( a8 B6 v
19.     }
    : n. g2 I6 m$ Z
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    & P1 i- F: b! q
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    & J+ }, y# d/ a" d1 O  _" Q1 M9 n' v
24.             return -1;
    9 e- K6 X, n6 U- k! u
25.     }
    ' c# C/ D) i. Y
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    , K; \( e2 r+ P  M5 E& [7 g) O
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    9 L& Q, N( x  G) ?' ^  [4 i
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)
   # \- M$ }  a1 c. ?, C0 O4 M' V
3. {
   ) c! v9 M* G  h% f6 u+ T9 J: L! @' {
4. 。。。
   
5. while(1)
   4 T  t/ s4 P: F( y. Y0 P
6. {
   : l+ F9 M$ I2 b5 i
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   + W" z% R/ b& k
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    6 L1 r2 D+ |0 k- }0 t# A/ M
12. 。。。
    . p2 Y, S/ f( ^2 o5 \7 X+ w1 s$ _
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);
   % \; K8 r! r0 L: m$ g( s
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   " Z. B) J+ s, R$ x4 _$ P
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   * ^5 b$ D6 p+ d& ]. d+ B" R
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;
   + c' o& A& p9 p5 A2 B9 ~( u0 C
2. pthread_cond_t pct;
     \0 z, n) x- I
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   . J$ k) {3 u2 C3 h: \
5. ...
   ( k4 s! h* k( [, p/ y5 x
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   1 m! B1 N# ~- ]3 w; |# W( J
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. ...
      ~7 l3 k6 w2 ^0 B! g2 L  Z. A
11.     while(1)
    
12.     {
    # L  p5 {* O& Z1 u5 _4 R! K1 d
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ' F0 n5 R9 _/ A- @3 x" p
14. ...
    
15.     }
    . }  U0 e6 p- @+ ^$ w/ k
16. ...
    ! `& d4 n7 p; y7 ^/ F) {. m
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" \
   $ M/ C9 j* q% I7 h- o: |
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ( Q$ z+ N/ K- b, |5 h5 {
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   ' N) y, f* |3 {" @% f) ^
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ! F$ B) O) V$ |  N; x4 b8 x
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   - @1 k( W2 R# ]( k& D* `
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ( @' Y1 H& ?/ k; b6 r
12.             "\r\n" \
    0 T" y! y; H+ b
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    . K% b, t# C! ~  g7 d
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" \
   2 p5 g/ b3 s6 u  l1 w4 r9 j
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   % N+ v5 l& F0 Z4 M! ^% M) F5 p6 ~0 f
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   & @& F  U* O* q5 y% C
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ) x' W* P$ O) H1 o8 D
10.             break;
    $ q5 W: Y7 a/ B* M, [8 u! B
11.         printf("sending boundary\n");
    3 l2 @! W% m0 }8 ~
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ) Z1 D2 I( ]; \# c
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)
   4 ^1 o  y3 E- K+ e' d
2. {
   , {$ A$ u" h: A" l* Q* S
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   " v" b3 y$ b3 ?4 Y5 R( g
4.     if(*socket_found == (~0))
   ' k8 S! u3 M* t: f, C! |
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   / Z. f& I) V- x4 [5 C
8.     }
   8 c5 L1 s$ v0 d$ E# F
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   5 y. l8 \' H8 b7 f9 W$ `' ?: ^
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;
      h; t4 S" X5 ^' v8 z
14. }

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: M9 ]6 M+ U- c$ M3 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：
7 \4 \: \1 m! O$ r1 B8 v( k

1. while(fend > 0)
   ' U9 g6 r+ A4 v) s( }) u, o
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   / n6 r4 V3 Y5 E2 B5 X3 V  B
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   0 [) f6 t2 {' R* U/ z( q6 k
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   , Z! Q4 M9 \3 b, k) o
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   , A) Z" I: H  z0 y! ~
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    # L* `, W& R  x1 Y- x/ D; f$ O
11. {
    " d1 u/ P0 @6 @3 F! k4 c
12. picture.length = fend;
    0 F$ H/ q5 p6 _8 `
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);
    * }1 Z( K3 j9 E" H4 z* }4 T
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    1 k9 j8 ?5 `7 p# u) R, T* l5 g
20. return -1;
    " g& v. q5 n6 `
21. }
    
22. else
    " p6 P1 P7 ^0 l$ Z" c" C  ?+ j
23. {
    & W' E5 X0 G9 S- K
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    2 E# ?) k3 S8 a2 H& P2 _5 j( _
26. }

复制代码

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html