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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; X0 h- w6 }) p, N9 N8 t3 O" 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

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。

5 f! d( W7 M5 _) g- b+ c+ D! 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。

5 k  @6 P% X, g' {一、HTTP网页服务器
7 b+ O$ k4 [+ `+ Z! N5 O6 ^% i

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);
   ' g- i! ~0 z0 O* V" u" L0 x
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
     G: T4 Z$ \) t* l. ~3 c
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   : f7 [/ C( a6 A; i7 N$ r, x' }
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    9 a7 Y$ S; e+ b, l( _$ J3 i
18.         printf("setsockopt error\n");
    2 \% O- [- U, r! W: C6 K
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    % H' _) x; ?0 D1 o! m# u( {
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    3 C1 R- ]& a3 T& u$ I' a; G
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    $ |, p  A, `5 |3 m5 O
28.             printf("Listen failed!\n");
    , K4 y  p6 B3 _1 k, s% N$ ]8 ?1 q
29.             return -1;
    + w) M2 i" ]8 b6 B9 |5 {. z" _
30.     }
    6 d9 J2 e5 {4 J$ E6 o
31.     return 0;
    $ M5 p* q* B$ N: L9 ?
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)
   8 R7 g) r+ I; G" `" U# ]( A
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   & a% Q* V  c; r4 w3 r7 n6 ^( B
6. {
   % s, Y2 |  A6 H5 ~: q5 G& k! x. @
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   & x! U( b) _2 h8 g% ~
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    ! n; w0 ~+ H0 _% [' V' E
12. 。。。
    " ]5 I$ T6 E9 [' Z, J
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 f) b+ b' w# K+ W2 J, _5 R- w
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   0 X5 Z3 a. c* P. S
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;
     b6 f2 y2 G8 p
2. pthread_cond_t pct;
   ; \& |3 K: K  D' t( i; n$ ]
3. int main(int argc, char* argv[])
   / Z' `' L9 Q( t2 X7 c
4. {
   5 |& \9 N2 E) t- Q$ n$ c
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   6 K  e2 [4 J4 o9 |
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);
     s/ [- t4 M6 a$ {
10. ...
    % S" N8 b) D; X* I8 g* X1 `0 ~
11.     while(1)
    $ [/ Q! g/ d0 J, @6 A; m9 _
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    9 \; p  ^: a$ y9 u
16. ...
    , [0 H& g4 j' S0 F4 T" G/ _1 ]
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" \
   ) G. @+ p4 O, o- |) B, z
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" \
   0 X: c6 }3 s8 r+ O
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   8 ?; J7 J6 z! g5 B4 v8 S2 }
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   % y( x( a/ L$ h7 P; X7 V7 r. L6 h3 V
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    * G" s0 {2 J8 s0 M8 d; L! ]
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" \
   - R! L* _# Z5 I9 `+ t6 r/ j6 r8 b! n
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);
   ) e$ _0 T# u( }7 A
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   1 Z" a; Y0 B( D$ ^* M9 Z! n
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   4 ^. K/ k5 R# l1 L% M. z
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   2 K# U) w; t# |4 `! x
10.             break;
    4 T" N6 y& W7 ~7 f, z9 V
11.         printf("sending boundary\n");
    + v' _" {( \2 ?! v  H
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' }" l# J; z" w. d' o5 }$ K
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。

3 D: A/ y/ E. i1 W' U$ C二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
3 b' {# k* X) |3 v) M" @5 `% x

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   ! {/ q# t) Z' E6 K
2. {
   5 T- m4 _+ N  [7 Q  \' L+ C5 t
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
     z0 x. z( z! o  Y7 b* X" H% W
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    3 W  u! x1 o1 Z- z5 x. O
11.     addr->sin_port = htons(port);
    . N# X+ z1 i' d" d8 z2 n% b
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

. ?0 C3 r9 d  T3 M" p
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：

( N0 y5 A+ I# u1 Z! m8 m+ g% j

1. while(fend > 0)
   
2. {
   1 N5 |2 u. e, W$ Y  U  I% C
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   " _5 R; L+ O' ~  {" r; h0 g0 F
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   + P. p  K+ K, z: e" C$ H- d9 `
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   / g! \5 o. U" e6 J% c' g# d% G$ S
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   " S) z, C: k% L( P) l  o
10. else
    . O* \1 Y4 P9 C0 e" C4 S  a
11. {
    : S0 q% p2 B5 d& H" w8 r, @
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    6 U, B0 L) \$ ?# m4 u! U
14. }
    8 L' \8 x$ j% q) e
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    0 X3 M5 g5 A7 w. \1 D4 N
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    + x4 P4 ?& ^) s$ [% h
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    - p" m8 O2 ~' |3 G3 q, @6 M
21. }
    7 S: e2 X' x! h9 |. p; ?
22. else
    6 o, m: f8 y) K% t
23. {
    6 n5 P; C3 q" s+ S, L% f& y, V: \
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    * {' h6 \0 ?: |" [; m
25. }
    
26. }

复制代码

" f2 {" G6 ]5 F  N( a/ x3 AiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html