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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0 }- Y( t! b( |2 j# O7 D, K* D+ @
, b$ r  v, c# \% J

+ J! Y/ B9 j+ V% q

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。

. n' g5 ?2 \$ J; W- J2 \2 C

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。

  
  / B$ M* U, R0 J8 w

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
0 ]# c" K) }0 `$ w" F8 i: a

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. {
     @" f5 N. k8 A2 a8 Z4 D
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   3 M9 y! I* m4 R" q, q( x8 v) `) j
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   7 o( Y. E$ Z. u$ K% j
9.     int ret;
   8 g) a) q$ ^/ i% B  @' u0 i
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    * u* S: W' I! E; x
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    : R9 \3 k" K/ Y
14.         }
    7 b' I, h7 B; t$ B" D
15.     int on = 1;
    ; a! n9 }, H. V6 y7 d
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)
    
22.     {
    # K% l0 I% N5 A
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
      E- r+ b6 U& S2 V; e
24.             return -1;
    3 p8 Y  j5 J1 j
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    , z8 ^3 F) n. J
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    - Q- j" r$ `5 u: E, y$ ]! c8 C# Q
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    ; ^/ K2 h- x$ _  C$ w3 x
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);
   5 V  W8 G3 e3 r, u
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   " l7 Z( e+ W1 T
3. {
   ! M: e7 m! x1 \# H( T* @0 w  }2 j7 f0 [
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   5 o6 X6 {8 v* i* B. @
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   5 e9 ]$ |$ ]! y( R( ?. N: m
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    & B3 G' O. N, A6 @, e0 h3 ?; z
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;
   ; t& b) ]. X0 Y  \% Q9 j6 ~
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   * t7 p9 I' q% C* m
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;
   ) v1 C  @9 n* y# r
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   ! U8 Y$ _) r" Z- a& u
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   2 Q9 m# i) s. @0 O
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   $ N1 W. H  [3 q' M/ G+ `" Y* V
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   $ ]: @. l- v2 E7 a$ n+ q7 X
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    & Y: W; ^- L6 s2 q2 P& o  O7 f7 }
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    5 ^4 N! a# D$ C; e" o
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;">
   : D7 t& _) z7 @6 G
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" \
   2 w: O! l$ x5 _# n6 H
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   % N* s4 I' i) ^6 I  Z- `0 M7 v
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   5 N0 L+ a5 }/ s& }) w% [( P  ?
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   # H8 W1 B+ S# c9 ^
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    & F1 E! p0 T) u9 [
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    / v- e% y5 G9 t. X7 i
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    5 }- Y. x0 G: @: ?2 @
15.     {
    
16.         free(frame);
    / b% O! `0 g5 F6 i! V3 a
17.         return;
    5 s( a2 Y' f+ u1 T- i- G0 h0 \6 y
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" \
   : I8 J' M! k. g# P$ E/ s4 O
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
     W* O; |1 S$ J; F6 h
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   : J- C0 a  O; ?- f4 j
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   % V  e6 p$ Q$ P( I+ o3 c
8.         printf("sending frame\n");
   3 b2 b9 W/ C5 G$ ]" d! H0 S3 z
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   1 ^! S- [' i. U3 M5 D
10.             break;
    + f+ y. C! A& a
11.         printf("sending boundary\n");
    $ c& |" j" w8 @& W5 r
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    7 B4 h8 y. V' z. u" V6 T
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。

6 C& ~% N5 P+ A; m' X4 t

% G# n# l2 w* F8 W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)
   ' X% [. F- ^" A. Q; ~+ F4 F
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   & Z$ l% X) e, _& `
4.     if(*socket_found == (~0))
     q4 Z3 O4 u* d1 [/ h
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   7 W! u$ Q; }5 i% D% U) O
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    0 l5 E9 F! b6 r
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    6 e/ P" J: T$ X( y: R  a
13.     return 0;
    6 ?/ F* z; c3 u- _; X
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：
. ^( u5 m/ c8 w

1 F/ t0 D3 s9 A4 F- P" w+ p

1. while(fend > 0)
   $ e' @+ W, q/ L6 o6 u8 I8 o0 g- B
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 a/ S( O& K% @
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   % W$ O/ F+ p" K& G' J5 m& B6 k- G
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   % w8 \* D- k7 R, V3 L$ v  g) `. R0 v
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    0 j. u* C+ Y: A) [$ x  q8 J
14. }
    ! v& @1 H' T" C! x1 b" a0 d5 l. S
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    , G) T1 H; ~6 [3 r3 C: f6 F  x; b/ j
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    - E( G0 R( M% J5 [8 [
20. return -1;
    2 ]7 S6 Z+ x0 M, I& E5 x
21. }
    # ?, K& q. |9 ~
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ( U3 {5 H/ ^* }( K  |
25. }
    
26. }

复制代码

6 m, p0 b- ^' F

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