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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  p9 c4 \- G1 U+ O- @! T
( k" ?- T1 I3 Z1 ~( _* E5 s

% v- ]8 j! m- Q( S; I6 }" w; e% n

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。

  {6 b* z- I, k5 R9 B

4 A7 h6 x; z. H

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)
   9 @9 T; E  u  Q/ Y9 i5 k1 U
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   7 c/ `% v% `7 x$ a; f, \
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   - ?' k) h7 l: h! H* j& G# |. z4 A
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ' |0 X* J* _( C- b+ D. j* z
9.     int ret;
   : m$ L9 E& N, P! z; Q: [1 @6 ?
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    6 c% A! y1 A$ z7 G' Y0 q* S, X
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    8 |, R. o5 Y" `! g4 m
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    # {; y& }+ g4 x& S% d6 j
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    : k: i3 _! h& d* s: u7 _( J2 Q, g: s
17.     {
    4 f8 }& x& q. I2 p. G1 f: \
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ) h' Q4 Y1 j/ {8 y& k) [5 y
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    3 Q% U$ i5 |  L$ ^) r1 a- v
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ) E% U2 e7 x8 `7 c& Q# ^: r. E) Y
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    ' Q9 K, @! O0 k3 E. X) h- m
28.             printf("Listen failed!\n");
    
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)
   & g- ]* G2 A9 I1 Y! {9 ^
3. {
   + _& g/ o4 t9 u- c; c2 [4 s3 q0 }2 g
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");
   
9.     。。。
   2 v7 X! E- C, T# b/ r* y
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    + ]8 i1 |& j* |$ o  ~
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;
   6 U* v6 d% V& p  w
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   1 M1 _! t& `# q$ O! n6 S* I% u! k, V
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   . L' O* X: }, R8 d/ k
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. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   # @7 N& @# a/ B! I
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);
   . G" [  ?; w$ [' `
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    7 e' b- _+ Y) @5 z. W1 A, X! W
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    ! E, `6 S$ ~* S
16. ...
    ( N  B/ c0 m5 _: f3 b( i
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" \
   9 e% y1 I9 k' c1 W7 N6 b1 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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ! Y- G0 z) P! y0 t" d0 C' L" E
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   - x, Q" a5 M, O5 g
7.     printf("preparing header\n");
     ]$ A2 k& J2 {3 m  s7 ^3 y& L
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   4 ]5 ~' W' ?' R8 z$ Z
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    6 R2 [% z* o0 X% K
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    5 b7 H  R0 _3 x  ^
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" \
   : \6 A9 u( O3 P3 _; u: I0 J, B% P
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   & z& V/ p$ z. k
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   3 ^. N6 s' g% p* m. c4 T: j
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   $ I) _1 N2 [, N& q" i
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   4 ~, X' i$ c8 }, Y
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    0 G: {5 d6 p$ W! o
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ( b& S- ^5 U4 m2 H% ?7 N
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 }. B0 L/ O! p0 U* {  a4 }
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。

3 ^+ W& @/ B( [二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
& S: ^; {+ _5 P' o) E( L) g9 ?6 [* W. b

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   & q5 f/ d: \6 L/ p2 X5 ^3 o; R
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   5 k' @4 w6 f1 `8 u( l  h3 U
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   - z$ v# m/ t: z2 J. _- Q% k
7.         return -1;
   2 w: F8 m/ t' X, E. q9 o8 q
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   8 S- H8 H9 E2 _
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 A+ z$ g7 k& M
11.     addr->sin_port = htons(port);
    * |7 ^) y+ {$ T" x
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    . L$ T& \1 @  n, C  D0 S
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：
. @' L' P9 N& b0 B
" C- X% q4 E9 t  e" S: m
1 o/ J8 h* T' I! a* R, U

1. while(fend > 0)
   
2. {
   % `5 {- _, o( b5 J6 }
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   & z8 b$ v9 G  Q: t2 a* w
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   + m7 X' d$ |6 ?) v+ B
6. {
   9 x9 _4 X, C0 N' e% d+ Z+ ]3 P
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
     J7 c9 K4 d$ s( H. ?' A
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    / P" e, @4 O/ z  i  I. K& S
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    9 v; j) G* r+ |; G# d6 E* x
18. {
    - f+ r2 y, K3 ~
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    * w, |2 t0 g! f" ~# a
20. return -1;
    
21. }
    , ^+ C, L; B, Z8 l
22. else
    8 _# F# O9 }, E* i1 g1 ^
23. {
    9 r% F2 d( F) j9 n1 U# H
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ) }6 h. _- @/ ^( H) h! q
25. }
    7 i) {( @  b% ]2 w' Z
26. }

复制代码

. E1 I' L3 ^: Z1 k) P

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