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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) C1 q1 ?& C; ^/ g

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

( B1 u! B% ?' |

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 K% W# H  Y3 y% n

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
0 X$ n/ \& M2 G( q

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. {
   ! p& I+ V0 i3 L. ]- J2 ?' F. X
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   7 X( o4 Y6 Z# k2 C! v0 X: s
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   * i* Z% |# D- D
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    " \6 I8 A/ Q* J3 R
11.         {
    " e2 z- ^5 ]! e6 v" f% Y8 j
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    - {& E! q0 h1 u: }  t
14.         }
    2 `' ~1 A* D( R6 m' m' z5 o
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    2 o2 H+ ?: _$ T4 m5 V2 V- k* L* w
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ( X3 }4 W* I: q/ n/ H7 m
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    ! \/ I5 r* L$ I; B
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    ; H" f4 k  s* P: O
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    8 A6 r4 T/ @7 A) |- P
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    : l) M9 J+ b7 j. W6 D+ R
29.             return -1;
    . b1 C- J: G, n  I; g2 f% |
30.     }
    
31.     return 0;
    5 ]: }4 d! i5 n  H+ q, N
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);
   ! L. T: W3 d& e( I/ u, y
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   # w+ ^! ?: \5 M) }; Q
3. {
   
4. 。。。
   0 p& M5 y6 k8 A+ }/ [
5. while(1)
   7 W2 h; ~2 q, z! I
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   % E% A+ p! V) ^0 ~9 T! R
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ; q7 k; [; d! m& Z# ^
11. }
    6 d1 L& W" J$ q) c( {
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);
   4 }7 D* ?: x% j
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   $ S2 d* g; y; t
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   . r7 c2 V8 `& w+ c2 P4 K: h  w. ^
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;
   4 j2 Z- z, e  Z. X
3. int main(int argc, char* argv[])
   0 u) T( [; G8 c( S, A- [- s
4. {
   0 a. v# P. Z: Y
5. ...
   ) ^8 y) u. I6 B# }2 H
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);
   : H' y* w7 V& Y
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    ' D: r: E- E4 g+ V  ?* ~
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    6 A, W+ N  ?, J
15.     }
    
16. ...
    * B' ^! l/ ~' I$ w
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" \
   ) \+ j2 ^7 \  v3 k/ r% q0 }
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" \
   9 U7 H' S+ I7 \/ e4 k8 I2 I+ d
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   # f% g# V9 R8 a1 G7 U/ w. e
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   8 H: S; y: O, K4 P8 H$ @$ q7 y
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   & |8 f) g: Z* z
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ; |3 X/ @  |6 b' S: H# i: S
12.             "\r\n" \
    " N$ {, D0 a* D
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    " O) R% O* v0 k0 q2 T; D9 c: G3 m9 }
16.         free(frame);
    
17.         return;
    % t3 _5 z  F; Z% Y. B" @
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" \
   - y  K8 h9 J7 w8 t1 |+ O, x
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)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   4 Q3 J$ T% p$ B- e  b3 O8 b
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   " P1 O1 X5 q, \7 L
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    . q! n$ y* R" z' w$ A/ ?; J
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , u- `) e% M  `
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
3 j: t5 q- m9 L: K7 ~5 M: E

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);
   " ^  A  a# ^( ]; h9 j# C
4.     if(*socket_found == (~0))
   ) ?. M* K& o' N# y
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   # W! G3 Z9 a6 N, _- Z8 Z; a
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    + _5 a) _0 K: g' k* Y
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    " E7 Y  J: U* ^. T6 X6 @) I
14. }

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$ _* ~* D- U9 J. E' {3 \7 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：

4 m# \$ g: _: {) U* Z
; P) {0 {( w2 T1 w

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ! q7 O1 a* t1 B3 Z4 ~( c( b2 f+ ?
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   9 ?% c/ ^9 q5 p1 g3 W/ B! l
6. {
   * x! {! J) q; G$ \
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   3 L" o* l+ @: O0 ]* v* ]
10. else
    
11. {
    3 J6 y5 \2 m$ b% ]
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    0 s" `/ _+ t4 P6 [. w! S
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    5 w& m. p1 k0 F/ S$ a, s. O
17. if(sendbytes == -1)
    * l/ e# N4 [* a& ]9 F* b
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    $ u, ^5 j+ S5 M- K) z" j% s8 l! f9 O# R
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    0 D0 k$ u  r; w1 z' t) \
25. }
    ! @" f4 s7 x/ _+ t6 w  b8 j* p+ t8 }
26. }

复制代码

8 P; p0 A2 \: q" {  E
% d9 v, _4 B# N. d1 \* v

' _; Y3 }3 B2 X, G% ZiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html