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 D- A* _" g. I" u. }+ |. y
" x% i8 ~% |% c3 F

+ Q- z+ e) @; j/ N# i9 e

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。

一、HTTP网页服务器
, [$ c6 s7 R2 C! I+ W2 h

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)
   , L, ?7 i  q7 M5 t/ k
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ) r$ A8 m4 r" t) G* X! v7 J; a
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   * a/ G! H; O: M
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   2 ^* X% m2 D# |7 E
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   1 Y; @, {$ Z6 d+ ?0 i% \
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    ' J/ @) S) `- ~/ T+ q0 d1 L
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    , M. r, p. D1 G2 j
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    # a5 O! ]! K( B7 c
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    9 \4 c* E- z& B9 m
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    , W3 ^' e' x$ w. i4 i5 G! e
24.             return -1;
    & i" ~3 L3 m. b7 {
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    . Z- V! f/ L; s; O+ u- ^0 g7 w% h
29.             return -1;
    9 p: I% Y6 Z- c
30.     }
    
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. {
   " Q; @- G2 m7 M" Q
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   . v# Q5 ?1 K5 c4 D& r: |
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   6 V5 ]6 Q1 T3 y. x. c. s+ ~
9.     。。。
   * g! D; p5 o% ^0 _# K; L. A
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ! \/ O" _. ~3 ~0 i0 a& S$ x
11. }
    
12. 。。。
    . W2 a& W, a# _1 I
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;
   & C, x0 R7 w8 N4 h) _9 f
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   8 U9 R2 [# h4 s' ~6 Z
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
     q/ J! B- d4 s+ p  ~. p
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;
   8 M* Y* v, W) N1 @
3. int main(int argc, char* argv[])
   9 e, a  T% ~1 |
4. {
   
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);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
      _4 x" y+ @+ r" x8 I$ p; ^% n
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    3 i9 B3 f# d# H: s3 a! ~
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;">
   7 F. @! e9 h, `: b
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" \
   2 v; k$ R( u* a) p( d8 D+ q
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" \
   + m/ }6 f+ v1 Z! r4 M1 B2 E6 S% X
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   . b) o# _9 \- ^7 A
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   - N# K. X' ^& c2 D; q* q, k1 X
7.     printf("preparing header\n");
   % ?9 s! j+ }) v2 R, {9 s! N) w
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   " M8 i3 T& o2 f
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   2 B9 ~4 L4 Z0 V4 @) |. W
10.             STD_HEADER \
    4 _( ]8 B! O6 l7 ?, I3 c
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    $ Q  ~2 P9 Q  b: t
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    2 [# k4 i1 Q9 L2 F7 J$ @& W4 r2 ^$ h
17.         return;
    0 ], Z7 \6 h$ l: z3 u
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 m8 y6 g  a: h2 U2 w1 p
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   6 z) \3 _, [8 g3 H
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)
   
7.             break;
   0 j6 ^& }4 p7 ~0 R$ |
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    & F! K* Q, w- E/ `/ o+ A
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    : ]# q  A  d' X( b
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。

& F, I$ ~; T; [# J! V# K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. {
   - ^2 y5 I! ]' I/ Y
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   3 z- T6 ~4 u( R% g" G
4.     if(*socket_found == (~0))
   9 g' F3 r% l' G5 E3 f
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   ! v6 C  e* W; K1 U8 S& S# t
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    - [8 t8 n: J8 i7 r
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    0 z/ ~' s% [- O! A1 F% q
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：

6 a5 |' q9 G8 D- Z* D$ C; C9 c
, `, ]- K% J+ _" e3 d' D# T

1. while(fend > 0)
   
2. {
   6 w4 ~1 V& L1 z! E
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   1 ]7 W5 \) @9 p# ^2 @5 A! ?
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   # R* [% y: h4 i* @& \& F1 k3 A, ]* o
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    # Z# E& D- W* _* Q- ?+ I/ z
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
      G* Z( J. o4 b7 S3 {( x1 o! ?+ o
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    1 B! ?8 [- E" Q4 Y8 y9 q
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    % u, E8 v- c) ?6 r$ Q
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    0 \& M* J% D* p5 r
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    # z5 T$ A, i. J  {0 @3 S, x% X. |# }
21. }
    
22. else
    
23. {
    & i+ ^/ j- O- X' A6 n& w5 c; e
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

. m& n# @+ n- o0 F3 y, b, piMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html