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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- R- L  q& [* e0 o  {

- g7 c7 {3 v1 |/ \3 |4 l( b0 B

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。

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)
   1 a2 s+ k$ i- Q3 N- m
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ( B2 ]: p6 W8 y" T' f  o& ^* r: {
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   8 j: s: d; o  L5 q' ?% V
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   5 N0 i- [4 P! V" P4 m! R
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   0 X2 Q/ Z) N6 W8 o' U
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   , q6 O7 _+ a% `9 A. \
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    " ]# M) |. w0 v- s$ B
11.         {
    ' J1 @% A5 n3 v, _1 L
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ! a6 \! Y; v7 ~) H8 n1 I
13.             return -1;
    
14.         }
    + ^. t; ^5 f! R7 ~$ g
15.     int on = 1;
    ( G2 }, R4 B, w* _; i5 ~* c4 U
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
      p! }# K% D. c' p& @
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    1 z" ?( H1 E6 k+ Y
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    / N. |& E7 S: f! I9 b
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    , [& |9 W2 \+ W. K3 i
29.             return -1;
    + r9 t. v1 J) V0 f6 ^3 x7 h
30.     }
    4 a+ y% {' P7 V  B
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);
   0 U+ M3 G+ `) c( }6 c! }5 s
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   ) u8 q% F) d4 F; U
3. {
   
4. 。。。
   
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");
   1 W9 o6 C5 o; i
9.     。。。
   & B3 L4 H& x6 r9 y1 z6 o, e' d
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    1 @' o# [/ _0 q$ v# g
11. }
    ' E- c1 z, A: O1 v& E7 z/ D, n8 D2 `
12. 。。。
    * ~( v9 T6 k" @4 P! y- I
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;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   3 l% _$ o0 W3 b! C
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& N2 V9 t& @" O6 P1 {) K
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   % `" j  A5 O$ g7 b+ @/ |# G9 l* ^
4. {
   
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);
   % H6 }- ^; x) ^7 L8 C. F* ]
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    4 _, A; @9 P7 w9 J2 p
12.     {
    2 S0 w& M% a0 o) i% F1 a7 x
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    3 Y) h8 K" l+ w( l% Q( A
14. ...
    $ d$ b- _2 D$ w! f
15.     }
    
16. ...
    " D0 p2 u- a( f. e( h# p
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" \
   
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" \
   8 u3 T2 ^& J9 [8 S9 f% n
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   : g% f( ~7 h  S( x8 A; s
7.     printf("preparing header\n");
   + m/ ~. C+ }$ h  |9 j9 A8 A
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   2 i( H8 @4 V! U
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");
    % @9 g  y6 f1 s' Q
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . b3 j: n) s. B1 ?3 _
15.     {
    
16.         free(frame);
    / z/ S! c- W8 y5 ^9 R
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" \
     k2 h9 G: |/ o2 \2 E, I
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   8 D. E6 K: T$ t' W3 J
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
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)
   4 p+ m2 n# r4 ~6 f. K
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   * ~5 T4 ~, B2 S" q
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    & f9 n" ?; m! o& s3 f( k
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 f1 x7 u) y0 P) h: J  m
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。

& G: N4 I/ }& p7 p, w/ u

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
" H: G9 i( H1 B5 Y

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   9 o% y1 S5 u" I0 i6 u% C
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   8 ~  u+ J$ I8 E, h' A* k- g/ I  V- o
4.     if(*socket_found == (~0))
   ' m- o; V$ C( q; H: r
5.     {
   3 V" P- ]. M% K# Y7 V) D
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   : R( g  D" h4 y$ |! s5 Q1 E. \
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ) n" n% q8 G* H) I) Y& T  q2 r9 R7 V$ ]
13.     return 0;
    
14. }

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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：
1 w" L" ]5 S- s$ K1 V0 @

1. while(fend > 0)
   - k, H' h. J# i+ r/ [/ j2 k& ~
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. {
   : x' o; l( @- x4 V! e
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ' i  Y2 d: P$ W6 y
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    1 {# i0 i6 j4 z- N6 W$ _( }& e
11. {
    ) A5 u+ ?! t0 @+ k' p
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    , r  Q9 p; A' }. A/ T
14. }
    3 Z2 P3 O4 y- V0 {5 @
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    $ E. J& L. x$ A  T5 l1 A
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    . [/ G! r6 f. g! {$ X2 _' ~
17. if(sendbytes == -1)
    + a: E9 a* ?, }  q% P  I) _% L
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ( v! Y! e: a% ?" D- ^5 a
20. return -1;
    
21. }
    7 [- n2 v6 g$ \$ z; I
22. else
    + y  p7 c4 t6 h: X* f' f
23. {
    % v: P) g9 r0 J- q  W# k, e
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    # ]3 A) O/ F& O0 M
26. }

复制代码

' _4 v) d' l0 ^( s/ @

. c% k, L6 R5 Q, eiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html