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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7 v8 Z2 Z- V" P  y# |' ^4 z

6 ^7 ]2 ~) i$ }# @/ R+ d

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

: y0 p# z# C* V4 ?# v2 P1 g3 o

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

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. {
   # _" ^4 z" W; _8 |0 D4 u! N
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   2 w* q! l+ @$ }6 `) A. g; S
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   & m) e9 N3 {0 K9 `: [
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   $ _( K; [- d8 o$ B5 j: }
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   7 F) j; F3 m8 T9 j7 \* B
9.     int ret;
   3 l3 z  \* }( x" i! f, z  e
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    / [# b5 r4 R, s! h
11.         {
    5 M. b( O9 _0 `" Y/ M
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    ( X% {7 j* B+ }! [2 j" p( x; R
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    ' u* e9 y- G. s7 w
19.     }
    : P0 m" }+ m  |2 A& J- {! Y/ O
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ( H" M' c1 x8 w& S, H5 o; q0 t
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    7 _: |% U9 a) s
24.             return -1;
    & Q  K* _- i$ f2 B" C
25.     }
    5 \% E# G/ Q$ ]
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    9 Z/ n: E7 d# z9 Q3 A. k7 ^1 {+ o
30.     }
    ; e- S+ {. }3 G  h, b( W
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. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   : W0 f7 c: x$ `" m; c
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    - C0 _$ ~+ P5 Z" m
11. }
    
12. 。。。
    3 W7 a. ]' a: c
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);
   3 D4 q8 q1 @; c: v3 C( Z, y9 m
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   % K' o' g1 F4 |3 ]- S* [+ h! }4 u
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ) W  z2 O  s+ L. T) V5 o
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;
   & a0 q; U0 y+ w% j5 V; V/ {
2. pthread_cond_t pct;
   ( R. M1 H- j4 n
3. int main(int argc, char* argv[])
   : x$ U/ E  I1 {( G4 W$ \
4. {
   , x! |8 e- j0 l+ y# |
5. ...
   2 E  d5 K5 `- [1 ?* Z
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   3 o  M4 R1 X2 ~4 [
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   - r5 j% v3 S& ]/ T+ L, Q$ g
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   " v! D( o- k0 d% _$ f
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    - F: i; O2 o) }8 O- Z* h1 }
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    " a, W- o& n; C4 r) Y% @9 U
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" \
   2 O; ]# j, g7 ~9 j& e8 _
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" \
   . b5 ]& F1 z. n3 T, z% e, w3 ^# @
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   4 Z$ {# X7 W1 B' V$ _7 V8 }
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   + n1 B2 f' ^( t; `  B5 \9 v
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    # M! e" R& x' e8 C0 n' |
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    
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" \
   0 f/ Z/ V( Q4 ?- j7 \4 F# W; E: \
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ! ^6 Z3 p+ d* N( A
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   6 ]. g$ @1 o" |4 c
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   " v7 k! {! z  ]- g) z9 n
8.         printf("sending frame\n");
   # c( X& v! x: W8 ^3 D# i" _# v9 p
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    - h$ `% s& d0 g' L/ ]0 I
11.         printf("sending boundary\n");
    8 ~9 Y4 P4 d) t% M3 e' ^9 Z% i
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。

* P# H6 U# h# [* N% i7 D' @

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. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   & D8 t: h/ Y8 T) p
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
     W6 Q! \: f' ~# B( a
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    , m3 Y- {& O: G
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    . u/ e3 I: P# k2 R+ C/ `( V) I! C
14. }

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8 r" }. y; k' F
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：

0 ]0 E6 Q, O; g+ F/ u) l; X

1. while(fend > 0)
   ) `* \! F' x( ^# ]1 c3 R
2. {
   ) Z+ U. O+ k( H3 C' T. \) S: `
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
     h6 c/ q8 u& J6 ]/ C$ i2 _
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ; a+ x6 i. `( k8 y. I
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   : k' E( X- ], b  d
9. }
   
10. else
    ' ?' [" R3 S0 f5 h6 ^7 g
11. {
    # p7 a/ S" Z$ f8 |! D
12. picture.length = fend;
    / ]2 K5 o% Q2 p
13. picture.fin = 1;
    ( C( f, u7 m8 V9 V
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    , E. c/ K/ h  E4 s0 \! O# u
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    : x" f& E+ L, E
20. return -1;
    : S1 z3 W; P+ j1 ]. A* q! J
21. }
    5 h; B) V( i5 }+ r" D
22. else
    * C6 W8 g( ?9 c+ s' v: C, o
23. {
    4 c) v7 N) E; l) S2 l' ~9 h+ O1 h- R
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    * G8 d. g; H7 e: \  o1 H
25. }
    
26. }

复制代码

6 Y/ G* |# N* T1 ?

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