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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+ J4 y  n! S5 C0 E* o1 Z. V

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。

* b+ J3 {7 x2 l5 S3 `1 Q8 H

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
9 n& O  ~# x1 ?5 y% ]- H

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;
   5 `3 C4 o3 J. ~; m6 _1 _
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   8 y' o( ^4 Z1 a* `- |; y
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   8 C: _, V9 O+ @3 v6 O
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   $ V  j% u$ a8 g/ C) t
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    # F! T+ f5 d: k
11.         {
    9 J. E5 v* [( [/ J6 f3 Y
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    8 S  }- C* u* @' _6 g; B: H
14.         }
    , }1 D6 z: I5 Q; q' p* G4 _/ m
15.     int on = 1;
    0 n0 ^, ?, V1 h$ g. L
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    9 \  A: v+ ~; p2 `  r* o
17.     {
    $ ]& g( X6 j- g3 ?) b
18.         printf("setsockopt error\n");
    6 ?. R# E, h7 a7 P# S% u
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    8 R8 f5 q6 ~5 w  Q$ p
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    + W+ |/ J! y, K; f6 W+ I
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
      Q2 B9 T( t) G. C  \
27.     {
    ! n8 [: q, I) Q' D8 I
28.             printf("Listen failed!\n");
    * K5 @7 r9 ]7 W2 q( U. }8 T8 b$ X* @
29.             return -1;
    
30.     }
    
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)
   ' o3 z9 c3 X; U& @0 c
3. {
   / x2 L/ m# I9 ^% T" P+ @+ z  x
4. 。。。
   
5. while(1)
   ' a7 Z" G; {& E# H, ~/ t. w
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ) z# d; B8 M! r0 ]
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   2 I! [. P& ^* Q8 c& f# x- J
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ) D5 ~8 S3 W  R: w7 |- t
11. }
    
12. 。。。
    ' ^* ?! B/ b- r5 G+ {' x
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;
   + K9 Q" t( M0 K4 e6 e& L
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   9 h# E: V$ w) o
3. int main(int argc, char* argv[])
   + ~$ h( f( d) }8 Y9 L( X
4. {
   * _7 i& P6 t9 l/ z$ F
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   : I) j# E" A4 e
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   # D" n- f0 K( j% d* D4 A: L- D
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ( h9 j: S5 y& @5 E
10. ...
    % d# P! l% j# j1 E
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    6 @; F; I, F4 x, l% T, n9 e; r
15.     }
    
16. ...
    ' |2 g1 q- l6 D' P4 E
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" \
   ; I+ _* Y' T( M% p
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   $ P4 o3 j/ E, o- z
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   + A2 N# T. \1 X( @9 }  o. C1 |# B
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ; p7 V9 p' a1 y+ }" u: j
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    + q1 Z% B3 R- I5 [# H+ Q
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ! }! ^( j% |0 W; I" w7 |6 c
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 Z$ o, N% A- }8 x; z, U. t/ j% r
15.     {
    4 U/ E8 E- t% F/ A( B, s& m/ Y% L
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" \
   ; g( V$ y; u' O' t8 g( J
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);
   ( e9 M  J- @; O1 ?3 L
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   * n6 w& c& u$ L; T: I
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   , u9 v5 }" z' m3 a( p
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   + s0 w" V+ m! z2 O4 F1 a" i5 N
10.             break;
    - V+ q: o6 w: P5 L# q+ ]0 W
11.         printf("sending boundary\n");
    - c7 C# l/ b6 s, C8 k( W
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ) \! H& D: m/ R% E% U! o
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>

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)
   - V; E6 G; ~5 C5 E8 i2 _# Y
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   3 j" k% p5 n. U1 m& S) e0 @
7.         return -1;
   7 |; m1 O/ R' z
8.     }
   1 x: \' l# Y# ^$ t6 N2 f
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ) z$ p5 B: X: j& Q% }- k
11.     addr->sin_port = htons(port);
      w3 D/ G' m7 ]6 ~. g
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    ' T+ p" Z' c& X, Q  u& R
14. }

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( i! q/ X8 P3 ^0 i; X6 @7 f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：
$ A+ o1 w9 d0 z( a

7 [# F; _5 v8 Y1 }; C/ z

1. while(fend > 0)
   % s2 e: w  F& _6 Z& g
2. {
   5 ~9 {% I  ^/ k) a# D* t( d, S" C
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ! h7 t  i' v- H+ O- _! b
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   # ?5 V" r8 u  |# C& q1 v
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   # r' R' m+ {% v
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    * g- m7 z0 z  `/ N' ]
12. picture.length = fend;
    ( e/ S% B, C6 Q1 c  p% n- p
13. picture.fin = 1;
    : |0 w- X  Q, s3 o) `8 F
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    4 i# H0 f  g9 b) w/ y
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ( ~) g) ]2 Y& i
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    3 P! |5 T5 g* [% Q
22. else
    ' ~7 l" `2 P  ?' N" _7 r9 Q3 h
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    - ~4 v8 F, @7 o
25. }
    . @) `! ?3 ]$ O: l' Y; Q
26. }

复制代码

; |0 ^+ k4 k3 @' q. @

# f! C. Q/ h& W$ s  |+ u* p- d, D
8 ]( u/ l- ~5 ziMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html