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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5 C' m2 m5 n% i; Z  `

8 M9 J+ m3 j0 c" v" y

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。

2 g/ o* T. U0 x# Y# i. T6 q& a! M! i

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

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. {
   . N. O/ i7 a+ r7 i; x4 o. v
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   " P( B% n; J- q, F
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);
   / ?+ Z4 ~) Q5 ^. ~9 H! p9 ~
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   0 W& m7 i9 O9 X! ?+ u" e3 T
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    # C" J, q3 j: g1 z- W# N# p+ |
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    # r) N9 a# H% M/ K% Z0 _* I
14.         }
    % i7 |& {  a. }2 u& o6 Y( ]- ^
15.     int on = 1;
    / V- B- |1 H- K7 v: c
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    " T6 z7 c! H8 F! l% J6 T
18.         printf("setsockopt error\n");
    6 H( K  f% A" G0 \9 g
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    3 x2 ?7 l( X- Q' p: s: U
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    / f7 X2 ]8 Q$ T5 l; J) b. S
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    & k0 M( K4 }& ?5 G7 n5 \) r1 V" N; o
27.     {
    4 v* b3 H! }( V6 r$ F* O
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
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);
   / Z+ l( a4 W9 q7 X0 I+ }8 L( B
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   ( m, {+ |% e) ?. j% D' Y
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   * w* k1 j9 U2 m# @
6. {
   . Z  Q. e( z% q% r/ [
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   0 j# o: K- N+ W- H- G1 ]0 U
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    . _8 S3 D9 F; k* k& t7 a% q
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);
   % Q! m0 M8 K; i# j( X5 v5 o
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   : W2 A2 r9 c# ?6 N! P& O# ]0 |
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   8 J, e$ r) ?5 k; i
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   1 u7 x1 |, L# }1 @4 N
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[])
   3 }/ r; \" ?+ D  r$ m  o
4. {
   : t: Z4 a% y4 w
5. ...
   + V6 w: W4 `, h# Q
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);
   ! ?3 `9 z/ i) j
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   0 C9 Q" d3 j  m5 p* @
10. ...
    
11.     while(1)
    # b! ?+ i7 \9 _" k+ g8 V2 E( {
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    0 K' A/ I1 W% @/ I' u  y3 n3 ]$ P6 P
15.     }
    6 g9 G' P* g! M) C8 }
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" \
   - S5 ^- H. C  y& n3 p! u7 v
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
     }# N; y- M& l" }) a( p
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"
   " S7 L; p2 U3 d! ~2 V! }
7.     printf("preparing header\n");
   + [  |! y7 u9 _' C8 ^
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   4 ?' p% q8 z& z
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    * d7 v9 j  b! A' ^& ?  Z& b3 S0 |
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    & `/ u! I, u& [& n
12.             "\r\n" \
    ( [2 \, r( u. p0 \: T& `
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ! T  H. |! O& R% A% e' b) }) _' G
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    " S. G  N' \7 f0 Z
15.     {
    
16.         free(frame);
    2 f8 T4 W. F. p2 p( C. d
17.         return;
      P! O# I" `& Y7 a+ k1 }) C$ 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" \
   9 z: H6 e) j& W, {
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   2 [* @" H0 t- h7 a$ K
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ; e, F. O; D% R$ ?. ^9 L. s# @
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;
   ! b0 f8 G& N  k, ?0 G
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   4 ?3 t1 v: V& A/ J, L
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' H8 {/ _% B4 s- Q& d
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。

+ c9 w8 L- g( `7 Y二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
- F1 S" m6 \* o' b% z

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);
   1 \& }$ [! n& d8 ]
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   4 ]0 x; U% F5 L, g+ h
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   7 p# g, j. u# Z. r
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    8 j) ~3 ~! s8 m" Q
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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* k; Q' H) H$ V! c( _# B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. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   * R4 j8 K5 N9 {: u0 j( [' L8 M/ L
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ( v! k3 A7 C4 P. y, ?
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   8 w& R- S* K, f6 E" a4 ?* R
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   + U, ^$ e" c: G, w$ m
8. picture.fin = 0;
   $ C! h  c8 {4 y/ ~( H& z
9. }
   , W6 n3 O3 X+ C: `6 m
10. else
    / x6 @* ?9 m! L
11. {
    7 v. ?: U% ]- A8 d
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    0 \/ f1 f' z# f& U6 }  _  f$ V
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    . ^( o; @8 A" h% U& k7 U
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
      p# [' P  s* V
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    2 [0 F3 U8 w% M  B
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    4 z4 F" s, T4 Y# ^6 v" F  Z% ^1 A- f
25. }
    
26. }

复制代码

0 V2 E! {1 X+ I+ x  _

* p+ E7 t8 |0 M! f7 z1 k: c1 CiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html