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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$ Q( S8 G9 v$ h  ^1 Z
- \( w0 L1 q- L) y6 m

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。

; A4 z" q* d6 {( 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。

# |) d5 R" j2 i8 Q9 ^. ^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)
   & E- t/ {8 {- ?, N; w
2. {
   0 R9 X1 K; u9 j8 x
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
     m$ Q# J; y( `7 ^" p
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   % f% D* j# q1 J
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   2 h4 D( O& b7 B, H- a" _2 S% J
9.     int ret;
   ' Q: b9 z' H( H& d% V% G) C
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    9 P$ Z( B" Q0 K# d5 g
13.             return -1;
    
14.         }
    ! ?. b+ {$ R# ?
15.     int on = 1;
    . u( g$ U7 S3 [1 q- \+ N6 S" ^0 e
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    . d. J, V: n% ]4 |! E6 J- K
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    1 R7 u/ M& }# ^9 @. j
22.     {
    ( a0 t, o6 R7 V1 d! ], Y
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    % ?: Z; {$ b/ z
24.             return -1;
    
25.     }
    . p9 ?0 A" p7 W9 I3 U) F) g) A
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    - u* r$ r; y5 {
27.     {
    0 M# a& g& P" B& q
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    : d. k5 o1 Q+ t
30.     }
    
31.     return 0;
    $ K) m6 J. k# v) X) i& t5 D$ [
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)
   8 `; k. U) O3 U* J
3. {
   
4. 。。。
   5 Z5 F  y- a- V
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   : H' `. |9 f4 @' |# i" `& v
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    9 N0 f! K" t7 b  M4 J! C
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);
   " Y0 q' K' N4 |1 j2 y( E8 W
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ) ?' D, B" C/ P
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
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[])
   
4. {
   2 ?8 ]3 p, v* f5 l8 b2 I4 ~
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   & t% Y1 J/ E* l! x2 L6 t3 c* K
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. ...
    7 s0 \- p, `5 M3 V- p, Z
11.     while(1)
    7 O  k2 S9 Q8 e- v+ W
12.     {
    & e0 s5 G/ p0 P6 o
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    . a  a  L6 O6 i  E& i3 }
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    , J; l3 X, [/ q3 e$ q
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;">
   " C( a) _2 L' a
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"
   ; r& K. ?  t  J4 m7 A
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ! H( g5 ^" a1 D, j+ P% }1 C
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   4 Y8 H) r/ {0 _
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    % G  y$ v, w2 a3 ~1 w; F
12.             "\r\n" \
    $ x" _4 H, C8 o) B7 i1 ^
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    % H" E! h& b7 ?8 K: m1 @
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    7 W) ]. z. o; W. r* P
16.         free(frame);
    
17.         return;
    * a) u, x$ \9 C* G3 D- J: G
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" \
   + w1 l0 w8 Y& v, `: a9 o, D
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   + P" s" t  P2 p, J7 R+ q. M9 Q( ]
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ' U# d: y! H* b5 u& V2 Y. z
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   8 F9 Z. j# A  ?/ X2 p
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   7 i. d. d& w# C" |/ W" I& ?" Q
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   8 N4 @* Y% v7 K
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - D! l* ^+ O5 \( o
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。

4 \3 _, i  P- d# t, K

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
" {: L" G7 b9 n( X' T6 Q

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   & G6 `1 b( [! D, D: X4 o
2. {
   0 K) V% ^: T8 L, {# G& t
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   7 A; W, a) B9 c) t4 F' F3 I
5.     {
   8 X6 j* Q$ w6 @- e1 N
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ) u  E; [: _6 \5 ?& F: |
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    9 @- L2 X* O6 x. _) E8 K0 C- S9 K
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ! H. L9 a5 X* m1 J3 U
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
      Z! c4 ?! p* d0 n- N  t
13.     return 0;
    
14. }

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( b! d/ B& A3 B1 |& y3 N
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：

& }7 I' r1 u: A3 G/ ]6 X# d5 \- r

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   " r1 @1 s' C* ?- p
6. {
   # O; l# @# h/ }, K8 Z6 a
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   7 E+ q8 Y$ f/ R5 h- d
9. }
   & Q! S7 s$ t7 V0 z. Q/ W
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    9 O5 o& b' U. f
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    : t( m! Y* U# N1 {0 }/ H1 \
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    1 {: U0 E+ w+ ?
20. return -1;
    / d& D5 e. b) K  S' T8 f+ o* A! g
21. }
    
22. else
    
23. {
    ) R# x' |" l$ u3 h% N
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    * H! U5 |- h* h+ ?5 @6 A
25. }
    
26. }

复制代码

, E9 g$ Z5 D4 B0 k
% p+ D- h8 \7 Z/ f

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html