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。

9 i0 P; S6 m3 o# L$ ]

" W# Z1 L. \1 p+ B

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。

! A! }* `: }4 Y# i. S. A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)
   " f' z2 c+ _! k% n* }
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   3 L% F! P9 i3 f: Q# e
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);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    1 Y3 U/ Q8 O& Z: `$ s
11.         {
    / C$ K: r, _4 ~/ A0 T
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ' D  V$ _, b" E% N2 V; Q" f
13.             return -1;
    
14.         }
    1 G+ f& i9 ?& W! o$ O) @6 y
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    - x  j% n- C% l; {/ Z2 }
18.         printf("setsockopt error\n");
    1 E; ~) {3 ?* n+ _
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    . s$ |% \; f5 l6 [9 a) u
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    5 |' U  @# a; X/ W$ S$ V  w# w2 K3 j
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    3 b6 a$ ~( `# ]/ `3 [
24.             return -1;
    . ~0 Y5 F2 x0 H$ g& t' o
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    * M- R$ g0 i  F; z! a
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    3 |3 y! _  I; {5 ^
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. {
   
4. 。。。
   . a7 h# m4 P( p& m" `2 C/ d
5. while(1)
   5 u  V& r% D' {4 o3 r2 T
6. {
   ; u9 S% L% M4 G0 R3 }3 h$ m; v
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   1 d2 B  K, p4 _1 u3 z
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   $ f/ @. \2 r% L3 q, j) s
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);
   , x. Y7 G; F' y' k( E: j, c! {6 d
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   . l, a/ v6 Z1 i3 u- o1 \. J$ {
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ! q; W$ D9 _" i! O/ y/ x
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   - L) q9 P, c% `5 ?
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   0 m0 y) y1 O6 {% ~- L6 k" M
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;
   2 v! g# K/ [0 g; ~  U* f( ?' e: {
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   1 N; n! e8 s  Y/ N7 I* o8 r) Z
5. ...
   
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);
   8 \* }# y9 k, O$ U" W
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    " G7 J* [) c3 n, i
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>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   & O0 u& U0 }! D& J$ F1 p7 Z
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   8 ?7 V2 K& N, ^. k
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   4 s  v9 p& Z) h4 r$ B
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   7 Y9 ^' r: N6 W% J" C$ |" i
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   ( ]/ z5 H& Y5 I5 v& h/ t
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" \
    ; C) l2 m3 l# |2 z6 m5 c6 T
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    0 f0 W3 ?6 G. e8 E" U
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    : l! Y7 {' O# U' }8 K. N8 j- D
17.         return;
    : [2 ^/ i& A3 x6 O6 A; f
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" \
   " P% s- n: O& H% ~$ S9 q
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   : P; d3 {& _: I
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ) x4 g9 L) B/ ]3 l3 ?* `
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   8 b2 S" r: \' T9 Z7 V" F/ R. O' R
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   " c/ y& h: E. z; N' u" ?" \
10.             break;
    , \* T8 C7 Q% h
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。

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)
   $ v) t: D: B+ ^# R) M; r
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   & r: Y+ L: ]) R. _& |& {
4.     if(*socket_found == (~0))
   6 d- _  M* i/ n# j
5.     {
   # g8 [# r4 G9 O+ g$ P# E1 o) j
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   8 Y9 |) H- i6 S; S# G' M+ x
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   1 m7 m3 S3 |. w4 c: J
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    . K, l3 o8 u5 g8 ^
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ( F: E  a4 ^! Y- \# e* J
13.     return 0;
    
14. }

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+ y& ^2 {* h" u8 ^& E, X2 s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)
   
2. {
   / W3 i+ J; F9 \: ^( k' V6 {& k, W
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   2 q) a* W5 F: c
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ! H$ K, D7 [' J
8. picture.fin = 0;
   * P$ @4 y# w1 n4 ?, `& P
9. }
   5 Q; r: Q' j- L2 c  ]
10. else
    
11. {
    / a+ D: M9 T' _; A
12. picture.length = fend;
    " w  |5 H% R: U" C; T* I
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    $ |' L5 O7 j& n8 Z, V/ N
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    + l  z8 N# I! R
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    * N# g& R- K$ p, b* g
17. if(sendbytes == -1)
    4 v9 h5 A& H1 z- i, h' F( F$ b. ^
18. {
    ( j! z9 ^# T2 E9 ^, f& @7 m
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    ) {) K' z6 [! ?6 w3 N3 A
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

  O9 Z# u9 k, s; a

5 [, R! P5 {' M: L
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html