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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# Y! d) {/ y0 t2 x, l. c+ \- m1 w
% q/ G2 [2 A" F1 k

- m% b* W- q; m- d" l* 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。

6 q9 l. x, ~" n+ X$ k

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。

  
  4 w, c% V- m" 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。

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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   0 G. Y) c; `5 W4 q; Y
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   / e% r% w6 y# b. P" K2 Y
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   1 _# ~9 [+ ~; W. K/ S; b0 x
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    - m) t6 ]1 R; P& w
11.         {
    0 \  \  G3 Z) R. Z6 h* w
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    - D1 F9 x& s( I  Z7 x# J8 m
15.     int on = 1;
    3 j8 D# s# z+ 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);
    & j1 ~" C4 \  P! Q4 r! Y: c
21.     if(ret == -1)
    1 h* S5 u* M2 V$ W/ T3 e/ g6 ?1 f) F
22.     {
    2 q9 p) O3 g8 m1 N
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    ' L8 i4 v& G# e) i, P0 ?+ g
25.     }
    + ]- }+ a1 z( n$ v( T1 Y
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    3 b( A8 h$ |7 p+ u5 Y) p8 `
30.     }
    
31.     return 0;
    1 |2 E# A1 t1 d% r* ]: }
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 n7 W5 W: ^2 E
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
     j7 b; s- i4 {* c* e9 i: ^5 ~) A! ~2 `
5. while(1)
   
6. {
   8 E6 t) H% P# a  _2 C) Q$ r
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
     m6 Y# o1 Z: |
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    2 z" B9 y8 y( v: G+ O) ?
11. }
    * X1 v9 J  C# s) v) V9 L* V8 W# D
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;
   " f. a( R& f/ Z; a$ L+ V  J
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   $ Q  U/ q/ r6 c- k; S! A8 P  f
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   # a- ^4 I% `+ s* k8 B# E
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   . b: f& y* m% i
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;
   ; O0 g/ \0 x" b3 Q) ~5 \& |- Z% Y
3. int main(int argc, char* argv[])
   0 f* t1 c( b! R4 T) j* N/ S
4. {
   
5. ...
   : D0 w7 O' I7 g8 |/ ~+ v% i- }. h' T
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   0 k2 [# j1 c9 m* b3 n) O/ b3 u
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);
   5 w4 u. r/ r- ^5 @) M, b
10. ...
    : a; K* W& V) t7 s( K# q7 {
11.     while(1)
    8 p# g. {" Q9 t
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    : W6 ~8 y! W$ C3 B
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;">
   + s4 j3 x' l  j/ U2 {7 {3 p
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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
     q! O$ Q+ `0 n
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   3 P+ t( ]9 R0 k& d
7.     printf("preparing header\n");
   5 h& v+ Z# V3 [( ]
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
     E3 v1 T# X4 Q) r( a
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ( t+ c, M2 L9 a8 V: V
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    8 {! e! K* ]# s3 Y' \
12.             "\r\n" \
    5 c4 ^  Z: B* [
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    " A8 E1 q8 j' }& i
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" \
   3 V! ~1 V1 L. f& e. Y3 a/ H
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);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ) Q0 o5 y7 ~* t4 t5 f  i) W7 t
7.             break;
   5 i3 b2 F, `3 j$ g
8.         printf("sending frame\n");
   % v/ B. Z- g4 M/ X
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    6 _' Q2 r, r7 C% C
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    8 d9 F! @$ ^  ]! `7 _$ l' v
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" V+ V4 p3 X, @! w二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
; y/ s) u; _. k1 X' {! G! l5 |

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   " b2 M) q) u% A( w; z2 m+ s
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   1 ?7 Y& L. Q2 o
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   3 D0 u5 M/ N* k' O7 z8 J5 f
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   - ]$ p$ I6 l" b6 @; Z$ S
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   : b1 ]. ]' U; e. @( R
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    " h" D% G. ]4 J+ V9 {5 E, A
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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- o9 J5 [* W0 H* Z
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：

$ i  G/ y9 U: a! w7 \" a- k
$ r) g  u; i7 }  P+ A

1. while(fend > 0)
   ; R' C- F& M& F' y
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   # m6 i3 v( H  ~  L3 @) v
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   0 h& I* a1 ?! }" K
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ( V' w+ y+ O7 H4 `3 k8 |
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   & ^* \* _+ h; t
8. picture.fin = 0;
   & @2 g1 B  q" B' c/ D! D  i+ ?5 ^+ t
9. }
   
10. else
    
11. {
    1 Z; _1 v* S! y6 d$ a5 n2 u( [
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    # \# Z# V2 B! g! X# w% f* l
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    . f* ^# D8 h! B; y4 C
17. if(sendbytes == -1)
    + B- W/ U3 D0 K
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    " I4 i6 ^( D+ f1 w
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    ! z, h+ @0 u5 S
26. }

复制代码

/ f: {( W! V6 u$ |1 r

( }) d* ~$ l; K; L/ E! Y: giMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html