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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2 j2 r. {( {4 a9 Z1 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

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 W/ f2 ^- ]9 P; a4 ?2 E. H

+ v4 S; m, k# F4 U) k" }6 {( e

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。

+ d; Z: |' @2 z# S, w: r3 b6 i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;
   6 V/ g/ D: c& z: k4 E# R8 e% `
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   " x& S0 r4 J3 F: z4 p! z1 ?3 i
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ( ?: C( b* [# g  W9 u+ V, ~
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   + {4 n  G4 J6 z+ f
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   3 ?% U5 a: O( ?, C9 \6 U# G
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    7 _* U5 B% L  Z# J
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    0 M' [$ }, ]0 l9 W/ Q
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    $ [( X" L1 ^5 \" G
19.     }
    9 T2 g6 A2 d- K3 P# f# a6 Q+ s
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    : Y6 T3 Y7 O" h, F
21.     if(ret == -1)
    ) X( H4 S" B6 M  V  Z+ D3 e
22.     {
    : @3 F1 h. S& `4 d
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    # T# m* ^/ V3 t9 _
24.             return -1;
    $ I4 ^) D9 |: p0 r
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    0 v2 k7 L9 Q5 V  M  o
29.             return -1;
    # d% i. f/ m# o" u6 A- w
30.     }
    ) }8 E- S1 ?' h  b. `* B
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. 。。。
   ( L0 U5 P% V9 s7 |
5. while(1)
   
6. {
   9 d' V) B3 o( e& G' T/ @( Z
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   6 q# e+ s; u" b) ~3 p
9.     。。。
   & U1 c+ C7 C1 p  E  ?
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    3 z3 F  t1 B! K1 |  ~; a7 L, ]6 _
11. }
    
12. 。。。
    3 y. Q6 o3 ~- ^1 e% h
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;
   5 S: H. ~  ~  c& C% |- {3 s
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   9 Y& k# M5 I& R2 g8 }
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   8 _9 r8 H6 T' G7 C1 U/ j2 p4 b
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;
   . p; ^, O8 H* r0 K3 _
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   / `. _& L/ |( Z/ U$ t: z1 F
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   : i) V, W( n* M) ]: k- U
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   & n; R9 u( _, Y8 \4 }
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
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;">
   $ [, \! n: v/ Y) 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" \
   $ f' g$ `0 C- h8 {, W! u0 t9 E
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   % i8 P/ T6 D, l- C8 k- r) \
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   " Q/ M6 \- c( O7 P9 z) j& A
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ; R. n' K4 Y& s7 V# T4 x
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    4 x) m% P4 n, a- f# ]- O  Y' N, l
12.             "\r\n" \
    ' G7 C! f& b$ \3 {: ^2 o/ s4 K
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
      b4 \/ r6 a9 ~& j" p4 Q
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   3 \  Y2 M! }% f) g& Z0 Q9 x5 E
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ' ]( U5 [; H, b0 n( _) Z
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ! I6 h% I( @/ f7 L( Y) L
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   6 f$ i; k8 i5 j2 f; y
7.             break;
   5 B3 L/ f- l. W0 t# _
8.         printf("sending frame\n");
   6 P# x; t4 I- r: d
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   8 U# O1 N" a- h3 I$ ?
10.             break;
    - Y- j) S. `# q5 W8 a% U. W
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    3 |# b. c3 u8 v3 P$ K) {
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' ^- ]& f# h. p0 Y; T5 ~
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>

复制代码

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：

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);
   % ?" e5 T% R. X, N
4.     if(*socket_found == (~0))
   $ i" s) i$ x: D" s8 ^
5.     {
   8 _* }; I% A/ J& r; n  D8 M0 ~1 U
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   0 U4 g3 B9 X7 H; o6 O
7.         return -1;
   4 I# Y5 {; v. b
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    * [3 M4 K2 _8 L! X3 R0 n
11.     addr->sin_port = htons(port);
    8 N. [6 s" }9 l
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    ' w+ b9 [+ [' Z# i9 ^
14. }

复制代码

% d1 w7 Q6 o4 i3 }6 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：

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   * a; O. O: B  b
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   - v4 V" V( J4 d8 F7 f
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   ( V+ Z! a$ l: `' }' b9 ^+ B
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   0 x. C3 m; L& V
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   : c5 Q6 l0 Y6 n) h4 F
10. else
    " P0 n$ d1 c" D/ @- ~/ P, S
11. {
    
12. picture.length = fend;
    3 Y: V0 R8 H6 w: b. ^1 @
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    9 [9 z6 e* r1 j, H- e* k
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    * m2 ^6 L3 L3 j  G; ~
17. if(sendbytes == -1)
    ! Z2 t( t  |; R" i* O8 ~
18. {
    . S' J1 G7 @. j; `$ k
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    . A. v' [( ~2 [1 \8 n" r" [& Z
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    . J* N: ]! X$ k  C0 {, R
26. }

复制代码

- y& s8 D. ?( W: ?) {iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html