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 E. |, x# L$ l0 I- W5 v& c: U

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
2 N6 A# C" E# A: D5 B9 k: S

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。

1 G: m! L6 z  d7 Z! V. i! b! O

5 w) z3 p3 w. d

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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   3 `: c0 `5 @# U' G8 Y8 b5 i
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   + J$ V( q2 _/ q0 X  t. L
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ( |8 q$ X- C* M
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    % [; K2 w, M7 ?" D% L3 T& Y
11.         {
    # U" c9 E9 b0 t- B
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    ( L/ s, T! Y6 w1 c  p0 a, N% Q
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    & ~6 l$ V" v1 {! G
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ! l' ?3 H& w) I4 L1 u! w$ V
21.     if(ret == -1)
    : @; Q3 g; O1 i) {. X8 s& @; P
22.     {
    # W/ b" M  l7 S! t$ t4 M
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    4 ~2 g2 t4 }) }/ }* s' g
29.             return -1;
    % H2 O0 c& x- I  G1 k; }5 Z
30.     }
    # S. e' T# Y- u8 {/ N( ^* `; v7 }
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. {
   , n; q4 I! p3 f* Z5 s6 b# R
4. 。。。
   
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");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    + C. N6 ?  n# q% e9 t
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ( l0 c+ ^: A: g0 V6 t* N, M4 |
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;
   $ n( Z. |% _% ?7 L- x
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ' @: h" j# x" j" p! ]
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. ...
    1 e: l- B9 F  r% r6 }3 j  D: B
11.     while(1)
    # h- B! j9 K% U( D2 n" w
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    " k' Z, Z7 I& P
14. ...
    
15.     }
    . ^) z7 m; ?) [$ t+ ^+ v
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>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   1 T: t( F1 D) b( c+ J
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   * T! ~0 X2 [9 ~1 R
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   . ?3 D* }9 g2 S0 ~
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   . o7 J0 h& t0 O4 N0 G
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   " I+ b* m2 t; u5 R% j
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ( d- {9 n+ _3 p! v; f
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ; H9 h8 I% N/ z* W
10.             STD_HEADER \
    4 `5 A# t5 V+ ~
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ( F; R4 _# V* Z3 m8 [0 |
12.             "\r\n" \
    ( h7 f# V% o; B$ Y
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    5 O/ U# b2 t4 L
15.     {
    . I* N  A8 p  F0 x9 S% i1 @1 J
16.         free(frame);
    4 ^) o) x. G2 k: ~8 d2 |$ q- `. m
17.         return;
    : g$ W" Z. ]0 A( D. }
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" \
   - Y. m/ A8 a) ~% y1 [
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   9 N/ z( B) X! H7 |6 l
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   , v: ?8 ]: R7 z; {6 O/ y
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   2 s# y" B  j* x+ j
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   1 I; J( Y. l! y7 d4 d, H8 r0 |+ }
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
      k+ e) I5 `; o3 M
11.         printf("sending boundary\n");
    ) p: U/ i& `4 y  m. z$ Z- o4 Z  o
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。

) T7 A$ g' X8 D4 O# c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)
   0 A& o! q) r" r2 \
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   3 O8 n, d: z$ e& g6 d
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   & b3 T9 r9 |& g$ [$ T0 U
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    , O5 D$ Q4 C7 K9 E0 t9 }; H1 ~( @
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    & R* `5 y6 {& s# Y4 k: v% \
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

; e$ ]9 [4 x$ o  S) L6 m
& `. v  k2 s0 p( T9 ^+ x8 }% 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：
9 B7 Z4 M" d7 e% I$ }
. a4 Q$ k$ W( f) s) G
( e  T) p; K3 Y/ z3 E

1. while(fend > 0)
   
2. {
   3 C+ C" v8 W; u: W  W& D9 N
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   & {$ P0 T" b, W/ h" E7 ~
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   * _7 E: `& o0 L/ |4 M
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   7 N; B2 p" G+ \; R* O: ]
6. {
   ) s3 _+ T( n* ~, n( i3 i3 p
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   2 H; Z5 |" a# w
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    6 ?6 H& _6 O7 b( {% K' g
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ! u6 t- X- B& w/ |5 Y6 K' G3 j
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    * a$ c7 P% U' F( a
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    2 y# S- U% p7 N: C4 Z4 u; o
17. if(sendbytes == -1)
    & S! B7 _: ]8 ]) k" j
18. {
    7 v' |% u# Z2 D0 T* l: E2 M
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    , g; [1 k, @! Y
20. return -1;
    
21. }
    , {- Q1 }# ?1 }' ~6 }
22. else
    # i, \4 n( P7 o4 w) K3 G( l
23. {
    $ v# c4 q; r. I9 Y5 q; @" R, ], o1 L+ D
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    " t$ ~1 W0 ?5 G& X0 U) Y& ]% m
26. }

复制代码

/ g' q* J# }7 N
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html