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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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。

7 m8 Q/ m6 J$ @: {2 U

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
; w3 }& ]% I0 D

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 Z. z" g  U6 h9 j
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   0 d- n( a. q8 h7 Q2 y
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   : P8 j& \& C3 K* [
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   2 {: f& m) G; I2 A: a, z7 |
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   9 l3 c$ f" i! q1 O) e2 m/ s5 D
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    4 D* A/ q& q' L
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    4 x) n; K( \# M: {$ j1 X
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    2 D, L0 q4 o% q( ?. v) I
19.     }
    ( `# s7 M( \& G/ `5 k: s
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 q( E# _! M- ]0 k( H  t* b  S
21.     if(ret == -1)
    # f( E' r3 Q7 h3 j# r& G6 V4 U
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    0 t% F/ i3 J  v# E! Y" d( }3 H
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    * v$ M2 h+ X, F* k! ~2 o, n
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
      ?- ]) S& Q, Y7 O3 [9 T
29.             return -1;
    
30.     }
    ; ]& W7 r- d& W5 S% Z$ K3 r
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);
   % B1 a2 N* M3 z' }" X2 `  F, A
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   , `6 y% ]5 n2 Z
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   % g  U. T- K" ]7 I% p
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
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);
   , m' t2 J/ Q' O! ^; i" X& O2 b
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   % K( K# w! e- q( A+ V' o% M
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;
   6 {$ \& Z9 {" i& X* i9 i
2. pthread_cond_t pct;
   4 p, q+ G3 M; m+ N+ z, h0 w
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
     h2 ~1 b* z4 e
5. ...
   ) X5 i7 n; b# G3 j9 U: C) p
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);
   0 T- x0 T1 K0 w* Z8 N  N3 d1 H, {
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ( ?9 e. q1 E, n, X
10. ...
    * T0 v- E/ T6 p/ p7 h: h, ]2 q
11.     while(1)
    
12.     {
    - b5 U  f$ h: o* a6 ~5 ^
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    $ ]4 y; x9 z3 o# U
14. ...
    0 H7 Z% d; A) Y5 V3 f
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;">
   
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" \
   ; j  N/ r7 {% h8 ?* Z
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"
   
7.     printf("preparing header\n");
   0 ^/ p1 U: ?; u% Q3 u* O
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ! i+ A4 \$ ]+ S, H- ^1 L) [5 p
10.             STD_HEADER \
    9 j5 ^2 y1 K& C1 R
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    8 a# N0 T* ~. @. A
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + G+ v/ w# |, Q1 m
15.     {
    # A6 z+ y6 R3 y9 i
16.         free(frame);
    8 {. \$ g3 z, C$ @
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" \
   ; f! g1 G4 Q/ n0 L) D" U
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ) j) }& ]/ l+ X6 }- {: ]
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ) M' D, k/ v# U& D
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)
   7 t3 ^. @0 S1 z
7.             break;
   9 V# @2 c* M7 u' O: V) ~# q: {
8.         printf("sending frame\n");
   & P4 z1 K5 D6 k- L3 l3 A: l+ R
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    0 s, A# s' X4 W4 F7 D. r( {6 S
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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。

$ t/ w3 d+ D& _) |+ S- D, u, e

1 Z* S- K! M$ ~0 I7 a二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
$ @% v+ ]# e3 \, k

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   5 j3 B1 M/ U3 w) L# W1 Q0 ?7 _
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   % x/ u) [5 e% ]3 p; y2 F
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
     a% m" B7 p# ~2 e8 j+ T
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   1 v/ ^- Y- N2 A; ~# n* I( Y% H
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    8 L5 Z# z" ^* ~0 |, C3 ]  Z
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

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 R# M* V6 \. b6 }. }, X; `

7 ]* U6 [  U  d

1. while(fend > 0)
   # C. B. j! S" |0 ?6 o+ g4 F7 y' q
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ! S( K- N9 I& Z. i7 g: Y
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   0 f( z( F& b4 P/ |& |# Y& L# w; L" H
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   9 W7 }4 h: }, G3 ]/ Q
9. }
   # l$ V- Z! E' S4 b
10. else
    7 }2 Y* R! e9 }
11. {
      l) v) J# Q6 N: Y4 r$ n. }
12. picture.length = fend;
    " Z0 g8 ?% I5 o- u( h# K6 O6 e
13. picture.fin = 1;
    9 T! Z  M7 B5 N+ [9 u
14. }
    * N2 F0 X* B( q, K1 r
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    4 q- v2 S$ E1 V4 d
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    ; r; z' Y" ?- ~7 y$ m# B
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    " [* J* L' o2 r* B) v7 {. I% P! x  l
22. else
    , x, S3 i  k. ]/ ]
23. {
    & Y# J  t1 }0 z$ u7 J
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    8 x) R$ U2 O+ J+ G
25. }
    
26. }

复制代码

; n. k  g9 W* |/ e" o7 V; Z

9 k7 I5 G. z  C+ c+ jiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html