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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# z- K3 M3 @+ G/ z: h9 h) i: n

* w7 M- m% O4 D$ m6 }% a& F8 P

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。

  
  9 h& T# W/ I, X! ~* E/ r  Y

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。

" ?* F1 |' w/ S" t" r3 [. I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)
   
2. {
   5 J! F9 v8 T) u3 _
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   8 v. K1 u! ?. @2 n8 a( I4 f# t
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   * N1 T) n7 T, k# W- u
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   3 b$ ?# v3 Y% ^% L
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    8 n; k1 _9 m0 {. r" J9 Q
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    " [" C# S  m, [6 \$ X1 R% p
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    & X2 X6 u. c3 F3 B2 W4 j$ @+ x! D
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    / c6 Y) h$ Q- J* d! p& x8 F
21.     if(ret == -1)
    + L' c$ M$ H: U
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ' w' k. J' L- B1 v1 A
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    $ ?2 }, F0 K. c% d7 g! @1 J
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    $ |/ V" m& `! D" o6 }- T
30.     }
    7 @' {2 u0 X3 i, S
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)
   
3. {
   $ C# @) d% n- b8 Y- Y$ D8 ]
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   0 p2 o4 _/ m& k
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   - a4 y% `* s2 L
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    , q/ l5 `# z, O) x* l! K7 K$ O
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 D& q# X$ ]3 H
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   6 k2 I2 z  \4 L8 d  u: A$ v* h+ V$ F
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ) Q- u; U, C; P: R" _5 k
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   7 A' @) ^2 ~$ e* R' G5 u
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. {
   " G6 u! N( A5 t# W1 [
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   - ?3 [" A: R4 D2 {* b0 z3 U9 |
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
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);
   
10. ...
    , Y0 A9 x& ]. }
11.     while(1)
    7 B6 t: i" Y2 J7 W9 P
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    0 e& T. d! q5 p9 k
14. ...
    $ s8 f) p% S/ h4 U+ O
15.     }
    9 b1 Y" f% q# E% \6 ^
16. ...
    ' E( m" b! Y" ?- e
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;">
   : `! G3 y- G) [1 x
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" \
   # ]' i# W7 E8 H& F% |% D3 v
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   4 t3 X" N+ C8 J# |6 U3 t+ I
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"
   $ c1 F0 N1 y. [6 N& r- F# `# ^
7.     printf("preparing header\n");
   $ j+ J) h5 W8 t$ p! T  k. Z
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
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 [& j  a7 _5 |  k
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ! `( r" u" B, W4 V+ _7 q( A
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    % @! R" c0 v+ _: \* W  _$ s! a7 g
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" \
   - B1 ^0 I4 M7 H& a+ H, m  u6 G2 v7 o
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ) i8 J6 z8 _' ?$ x  U7 u
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)
   , {+ \: `; d6 J* P
7.             break;
   9 A0 M2 {# U- t( O8 J
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 w& l+ x) {6 T$ X4 P* w1 J, W
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。

. @- e8 O, O( y* s8 @7 V% l

' `5 |- N6 k; n0 R# `- h6 s- v% P* _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);
   0 y3 `" `* I2 [3 ]( W
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   $ u# u2 _  f* i8 O, |
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   ! F6 h  T8 F" a# v4 ~4 d" p
8.     }
   # W1 Y6 n% V4 _1 Z  p+ f" ^
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   $ R' {4 v( q" z9 T+ }
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ) ^, }0 U/ W% V- m6 X1 @
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    . O, `4 o; u0 B  M( C+ |; m
14. }

复制代码

/ X; u7 m3 ?4 W" _- y8 }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. while(fend > 0)
   ) s: Z6 T% j! q% e. _: d
2. {
   : v; `5 [+ n' j0 K& {& N3 t
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   $ g# ]  d' M& d' ]
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   " L1 Y6 m( r9 u* X  j
6. {
   ; ?4 C" S4 l" H; _
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   " s! ~! W2 r/ U
9. }
   
10. else
    
11. {
    . C$ }9 j9 K1 A4 V: F$ h
12. picture.length = fend;
    6 `$ F1 q  V4 {
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ( z/ k) F; y# G9 U) i0 k. X
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    / @; j! w( e: T7 W
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ' k& n5 K# @9 C. g6 N* t# t
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    4 v+ L+ v4 r. o) C5 z
21. }
    , G0 o& O- J6 U. ?/ V
22. else
    % t  ?. _  l0 ?2 h6 G
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

) k' _1 k; ^; F9 v

/ E) K  p, N* N3 \) G" q0 A+ N
" l* }; M' N# KiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html