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) R; Y! [7 c$ P% R
8 y2 P: W$ D+ g% R# s2 [) r# E

! R  w4 P( p, L" y

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

. e4 o+ j0 Q+ B9 ?

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。

' t7 P" V5 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。

  
  & U7 _5 I4 }9 s$ j+ I+ S. U% R+ `

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。

0 H! [+ \2 r  W一、HTTP网页服务器
/ ?1 s! F- ^1 m" y# [9 S6 J: v! s* H

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. {
   % p: U/ X. q# x9 s# ?, ?7 t) P
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ; o  J5 O9 N7 x9 U4 K/ B$ N! S/ l
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   : m" J' b. q( e5 N& U% z% v9 y
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   : c9 N% _" h9 |0 M  S' g6 J
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ! ?& h. {3 q3 r+ G7 a: w
9.     int ret;
   ; o7 J) v9 D% p# e% n' J
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ; t7 L" ?5 {9 h; p7 s* z
13.             return -1;
    ) A. R; ?; z: j8 w
14.         }
    ! z- K- A2 A7 |, Q3 z
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    6 n4 M5 `1 D0 T! t! {
18.         printf("setsockopt error\n");
    , B6 Y: z1 k! C( f& s, b9 m& l
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    . x; a: d6 r4 A5 a. X
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    4 s6 V, f! H  D2 L
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    1 ~: D& s- o1 U2 g' f7 {
27.     {
    / [9 S, J7 @+ F4 q8 r# U2 X
28.             printf("Listen failed!\n");
    1 ]/ V7 V6 P. m; H3 t' ]9 G9 C
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)
   ' q' @6 F+ F6 a& ~6 B, c, u6 R
3. {
   , O* A  C6 Y. L( Y0 j) Q0 {
4. 。。。
   
5. while(1)
   % q0 c# N7 `& H4 w
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   ( T% _6 @' j4 f
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    . k/ N- \" T6 o: S5 g. |
11. }
    
12. 。。。
      s+ D+ v2 K. @$ V
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);
   $ h' E4 @2 K/ |) W1 X+ h* v
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
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;
   ( n" B% L; x9 }3 Z5 N
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   + s4 ]. e% b& M' t3 ~2 l( R+ j4 @
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   , ]# G5 J5 l% p& t  `6 J1 G
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   - q" U( n6 w: F( e' Q" o
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    % S5 N. D2 u  s% L0 r+ g7 k( V# N9 e
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    # _6 ?" u, n& s+ H2 B9 I! O- \& ~
14. ...
    6 h% ?" T; Y* [5 B0 V2 c- U$ g
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;">
   3 E0 l/ K8 V! s, x4 r' h0 b
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" \
   . t- j1 _" z1 v0 K5 {& z" |8 N2 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"
   ) d! N% \) _- k  E6 ?3 U" `1 [
7.     printf("preparing header\n");
   . W: x4 v, C$ M/ X0 E8 Q: r& r' l
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    8 x% ^3 L' K9 f3 [+ r$ s; B% k* K; j
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    & x7 y- o* m8 R. [- a* O* v, w& f- l
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) Y, U4 W* S5 M/ F  Z, x+ Q% C
15.     {
    
16.         free(frame);
    ) i1 l* C5 h% L* j0 z7 n4 [
17.         return;
    0 q, |5 ]7 N, @- {: h' v
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" \
   * A6 ?) u5 _* @+ s5 U, f: S8 n
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   . E& x2 [" ?8 {; [9 R' O1 U
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   0 U$ a9 ~* [8 i% G; _
7.             break;
   * @$ t: e- F0 \) O$ I/ v" g
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ; O* P3 Y' e' w% M0 B2 v$ r% G
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    . Q7 a$ u9 ^4 l- p, D  J- X
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>

复制代码

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。

; j4 k+ k3 ?* R# u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);
   ; }* Z2 Y3 l8 y/ p- ^
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   , ^# c" N% c) M& _; K5 r
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   , d% a# n- E& O, z* ?
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
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. }

复制代码

) {9 ]2 r- ?" C' [' o) \6 v
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：
2 a$ i5 w/ `* |; r3 [

" _( ~0 k) c7 R" k- b; X, Z! k) _

1. while(fend > 0)
   4 c6 \7 f! D! d9 r
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
     @5 i& J: Z3 x4 D2 `1 Q6 x2 A
8. picture.fin = 0;
   " @& Y0 {) \4 W# j" ~, [
9. }
   " m! G" j" O0 p: R
10. else
    
11. {
    9 ^' r4 F! o& }$ p
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    1 D9 r8 [0 j4 `: D
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ; k' t+ r# s' M- Y
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ) I& N+ X. n' ?4 [& J6 j
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    7 F% W% d8 \7 I; K4 B- S
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    9 C6 T+ H- s( r# u& M
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    7 p! b$ ?6 H( p! A2 I% y: o( |
25. }
    0 Y1 g4 W( L% H2 }7 A
26. }

复制代码

6 @) x% M/ w+ _$ ^" e6 s
; L9 w7 a' ]0 j2 ~

5 h3 T* y. m; I9 W+ ?
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html