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% z6 h7 f1 X8 R! E, T

5 s  Y6 V5 A" u: a- ^. L& F7 C/ h* w. k

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

. y! r' A# R; D! Y, X4 F

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。

! w3 r$ B  q0 B) C/ v1 o一、HTTP网页服务器
5 v+ A% ^- _, G, D

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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
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);
   8 q. a& B1 \% M0 ]
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   : B* u( S9 G! c: ?: O
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    : q7 s$ J, L$ M$ G2 F
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    3 j* y* V/ `+ C# D8 w0 u$ Q
13.             return -1;
    , B- t4 r+ g) d+ ?( i! ^
14.         }
    : u$ h: p5 P) n( Y5 J0 L
15.     int on = 1;
    3 A. F/ |8 K- D
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    * Q  I: r7 e1 Q' _1 |% b
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    # q2 e+ J6 B8 Y- {
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    . l( @$ B# h3 T; P6 L/ E
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    5 x' K1 f' H  l  G
28.             printf("Listen failed!\n");
    / u" Y. e& Y6 G- h, ~% L" f
29.             return -1;
    3 S- u& P) j* t1 s( `$ b
30.     }
    
31.     return 0;
    , g' [$ d9 V' _3 t8 J" B
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)
   # p+ f1 A4 c4 b+ a
3. {
   + }& |" i" U$ q6 _& u. [
4. 。。。
   " ]: E) z* b$ E
5. while(1)
   
6. {
   3 O& M4 \, _. z3 n4 @& c1 Q/ ]$ S
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ! u0 ~: m, R) m+ C$ i
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   $ z1 r( v) y, j( z  h4 Z8 |/ o
9.     。。。
   " Y% Z* V* _: k
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
      \  j7 G: F# R. E
11. }
    0 T7 ~, S' j, j- 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);
   9 _+ }' y  t. T6 U9 T- H" c
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   1 u! F) W$ b( v: v! W4 ?* r* b7 Y
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;
   / X/ J) {2 u: b8 F' O8 l; X
2. pthread_cond_t pct;
   2 _/ [1 V7 y, M  D
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   ! S& u3 w( j7 ~7 j0 r
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   2 K* I( p, O% t9 [3 P! s! k# R: D
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   - k3 t& }1 a& f0 W
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   4 f1 D, ^! q' w1 u3 s' d
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    - D( p1 e$ y( V  l
11.     while(1)
    / E9 y) G0 S" }$ ]0 M+ Y3 B
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ' _, Q6 z3 z0 I, A; k" t
14. ...
    ' J2 m) X, |  x
15.     }
    
16. ...
    ( {$ S8 S% M% X- [
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.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   8 g, y) H9 @, b$ E5 L* d: z# K" G
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" \
   : f7 J. m# a! Z1 G( {0 i# ?* ~+ q" p
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ) y2 V% y" m, H6 r
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    # i6 V) ?5 R+ C/ N% m' M2 e) o
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    - F$ Z- F4 ?8 i' O% T
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    - X3 ^) h" i& j4 Z. I
16.         free(frame);
    
17.         return;
    * {/ j# d+ j/ X- v% ]
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   : l+ ~; Q: {  z3 V
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   # d# ?! `! d3 }) E+ q) A
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   8 W. U& F* N& d; x  i
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    " U% q, u5 H6 J' Z$ Q# q
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    4 ?8 K2 |7 {8 O+ a1 T0 \+ _( x; f
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。

) H3 Q) F3 D- j$ d. s  K3 r" s' P

- R  p. Q( d, q, i二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
- y) I2 V% S3 ]- n

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   1 D. v# L' R- n; o
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   : B; @: [* r8 [3 l' y4 e+ W# T6 A* q; y; b
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   / n& V* r& W) q3 T
7.         return -1;
   5 {& N7 P8 e* x: ~6 m4 _- r
8.     }
   $ I* B6 w# _# z$ T( L) U
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   6 d+ Z- H3 P, i8 ^  G9 ~: r6 E
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    & W+ g( ?# }+ d; i: W  [
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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. `& G) [9 v' _1 L* ^4 C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：
$ B! U# N9 f; H

* L4 h: p5 W8 J% X  J5 O/ K

1. while(fend > 0)
   5 ?6 B4 h3 c' G' N6 C
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   / q9 X/ Q4 @% h- H0 ~2 A
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   & U* B3 G# w" g3 z
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    # s& s+ B/ w6 o: K+ w) \0 ]
13. picture.fin = 1;
    9 j  G9 w1 ]' b7 G0 C
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    $ F3 N  J/ K7 T/ a9 _1 |
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
      o$ I9 d0 i# T- ~
17. if(sendbytes == -1)
    : K# i0 D, Q3 ?4 G
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    4 B/ ~5 |9 W$ X9 _$ N$ J, |
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    3 {0 w& o/ j. i! X3 X4 @: k
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    $ C$ ^8 m7 r7 e. f, Y% O9 i
26. }

复制代码

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