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 e( Z. K5 P3 S, a

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。

1 z% }8 j) @/ M& G# G0 [一、HTTP网页服务器
& y, d8 y1 J6 o; W& c

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)
   6 y: {( i$ r1 I. R. E
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   5 g7 I/ Q0 y' a
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);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   6 l3 g3 v1 ]' Z2 N. \' w
9.     int ret;
   1 L, v; x) H4 [0 z+ A8 R
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    * J0 _7 e' H& H" s' D
11.         {
    0 [, X) m6 M4 {' G1 k
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
      C1 g2 I8 k+ b8 q2 m+ O
15.     int on = 1;
    * W; ~4 y9 _5 ~, M8 |; x! @: v  l
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    & Z- |6 B  @1 Q; l: {
17.     {
    9 C, k8 n2 g/ a, P+ U) P* C1 W
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    & L: g( h" D) W- j+ H9 Y+ O
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    7 Y' @: l$ k" e  S- ?
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    # x0 W3 l5 ~: J5 ?0 Q! t
25.     }
      o( O: x2 Z4 S: e3 Y: o+ Z
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    % |7 U& B- M' J
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    9 t4 |1 W: f+ n* W* u0 V
30.     }
    
31.     return 0;
      l4 J+ M7 Q- ]+ O9 G  V
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. {
   ) g* X4 m! c3 x' ]
4. 。。。
   * Z  q  J3 w9 T
5. while(1)
   $ l( [+ P% a5 ?/ s+ O& S
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ) @* v  O4 P) d) a6 s& a
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    # V' N- M& Q2 g; p
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);
   2 l: b3 I1 c5 v$ ~1 `/ x
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   0 |. V- H) f' ~# p4 E
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   2 x' m  y7 P0 Z
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   ! l' f9 p$ x3 B! b6 i/ J: a
4. {
   ! I* ?0 A  O' y2 O) J  F; r& P
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   4 L! q2 O9 @" g9 W7 a( {" W5 q5 l
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
     p* W/ J% v! ]4 j6 H
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
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" \
   
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" \
   # v7 c9 N- ?, `4 |# |/ o2 W6 f
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   6 C$ d# N& g: |3 V
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   8 H9 |* h+ v: |9 T# a) D) g* Q
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   7 ~/ H; t6 Y" G" h0 G4 @
7.     printf("preparing header\n");
   * s% G. W5 t; j( F# q' R
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    ; W+ z+ ^1 {! D' h
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # ^9 _+ Q% ^4 X. |: U% r. s
15.     {
    
16.         free(frame);
    + y/ e3 J& B4 {$ U9 n
17.         return;
    ' G" e: B/ b  i6 b% K
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" \
   & Q# }' Z9 ~4 {2 \
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   6 w, e4 t. |( \0 Z* Y( c: h
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   " b/ }- F! j9 g6 _9 N  }, S
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   - H& n! K( R  q; A4 H& g0 j
8.         printf("sending frame\n");
   - G) q# ^+ a, B- f7 W
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   7 n6 L) ]& b0 |( \$ M
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    * `8 O1 h8 Q# i3 d% [
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    6 R5 c3 E+ c9 l  Q( S
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
* y- J. C. Q4 T, y, r# U

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   / M8 i6 z. E/ t: n
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   , A/ R/ k5 ]( n/ [+ }
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   8 m. z6 m# m0 b' m3 m. V
8.     }
   ; V! J. w% S  [. Y6 Y
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    1 F: q, y1 y. m9 t- t: q. b
13.     return 0;
    3 Q2 i; V3 H8 Q& z" F) F
14. }

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# A8 U$ r- h" v9 `6 T- R
( W5 _0 m7 Q3 s) p: F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：
  A! J. ~) c% n- ]4 E

$ Q$ H) U$ v. K1 {  i9 e3 J

1. while(fend > 0)
   
2. {
   5 O( G. y  d% y9 o# H$ r
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   " N  z* t$ I% W% p1 p) m& ]
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   $ q9 L# E( Q6 D" Q  u$ D
10. else
    2 E, q7 t! H7 d5 u0 J8 u6 W
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    . p7 Y5 Z' m( v+ O
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    7 Y5 p+ \2 c/ ]7 v; P% u- X, u
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    . R, g. `% k# H' r9 g8 c
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    # ]# k+ f& M, i9 l
20. return -1;
    ' D3 D4 h# _1 ]! Z' ^
21. }
    7 U7 }4 B& ^& X( q, f. R% R
22. else
    % ~; P3 n! C6 t, X
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    + ~- l6 |0 _; O: Y* R4 w
25. }
    
26. }

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) t0 m6 ]3 g4 v5 ~& C, Q/ I1 Q

' Y3 K! Z  W3 _" p1 u
% `% C) ^( o$ T3 e6 \iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html