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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: f  V( y; u* ]( `" d$ d

" J  b7 b. L  X$ ]( ?2 {/ [

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。

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。

8 Q/ \  M5 p5 u. A; {: p一、HTTP网页服务器
; B) N9 v& x* I, P

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. {
   ) b0 w" B( m5 `$ }& x& B5 X
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   , G; h4 \8 ^1 w/ ^+ _9 X  |
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ( G; ^6 h5 @: C! R
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   2 \- M& g1 b; |5 n4 b! Z/ {. |5 y
9.     int ret;
     u: `4 o+ W% ]
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ' L+ X) `3 A, l) K6 H
11.         {
    ; J  b& z/ s' R  a( C1 w$ q
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.     {
    / Z* r$ x0 A" y& F) S+ \
18.         printf("setsockopt error\n");
    % M. n" W. Y: \3 k3 {
19.     }
    8 Q! d4 n  R0 B; A
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 X% T4 E8 u  k7 z& Q% {
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    # K  o4 k4 I! z: \- e# @3 c
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    8 ~1 v1 o& o4 X0 w5 ?
24.             return -1;
    ! Z- I5 _+ H0 X# z2 X# }
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    / T  X6 F( `4 E3 ~* n
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    - Z8 }3 F, M7 Z) g9 A$ h4 a
30.     }
    9 v$ i; a: D! e6 ~: C
31.     return 0;
    * P+ \' v4 _# X' j
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);
   . Y: G: p* @* {/ E- h
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   , y. h, P: d6 U
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   " v  M6 q9 @, |; V
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   % W" T0 X5 Q5 K- ]4 k
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   * e. D% k4 R2 U
9.     。。。
   & c5 y1 P3 j# V2 ~6 k7 S
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    " G+ o) h, j/ Q! b& Q- i
11. }
    
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   - g7 ?7 |5 k( V. g9 _0 s
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   4 Z2 {( t0 J% @& V! D6 R( u
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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
     {5 g& ], i' ]8 a5 H
5. ...
   5 |# X9 Q. s! G( s8 H$ N
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   6 h4 d' P. Q1 E2 w
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   " U: P) V" `* \1 K% o1 H
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);
   7 c6 x% b# Y: E
10. ...
    0 s, N) M& a2 |# `
11.     while(1)
    7 a0 v! n7 X( h7 a' b, I2 A4 {
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    ! z+ I& C4 y: i
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>

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1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   & x, O5 c, A0 i! ~2 e3 r* K
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" \
   0 d% x7 d4 j- C! v/ |
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   0 h3 ]5 |" s; h: C; j+ @
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" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   7 r8 ]' w2 A8 W" ^2 u1 b
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    % C; p* h: m, ~+ H" \' o' H
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    , T, @* E: V% ^/ s
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" \
   8 E5 U6 d6 L& s5 B* r
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   : S  C* X( [3 b7 |! L0 T: Q/ H
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   9 e9 C8 G4 G8 n( W/ |
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   9 L: l3 d- d8 w- O# W
7.             break;
   + |) G- M! ?3 F; r+ Q% Y; A4 V  L
8.         printf("sending frame\n");
   % O+ ~) @7 I; K" C. T
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    1 \6 B% C7 k- G' H3 P; q  E% P
11.         printf("sending boundary\n");
    + Q: X8 J& V5 [1 j8 N
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。

. @4 [+ {) _2 s; {

7 h) _0 ~+ ]- R0 E) }2 e二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
: Z: f2 ~# n% w8 e% \

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   2 Y, Z) a. _! h, r
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   - E0 X$ R1 z0 T4 T2 G( `4 m
4.     if(*socket_found == (~0))
   1 ^, J$ z/ r9 S. X
5.     {
   ( o( M, G+ L; ^
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   , B5 g& `; X) j# V
8.     }
   : E2 i# }8 P+ ?- K
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ' l2 O  L3 ]  g' G& Y
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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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：

. P6 I5 ?4 I, ^6 j* n
( j; P, b2 O6 a$ Y

1. while(fend > 0)
   : G! ~" G& I$ r8 a6 {  Q
2. {
   0 B  Y; K  w0 j4 J
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   $ s5 ?5 _! T. I, o+ o" @% ~
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    - w9 R! H  r) k; e. p8 z
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    , }' n. h& l% O0 W2 D; D
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ' o& n6 p( }4 @
20. return -1;
    ! A& V0 Y/ F/ o5 }0 h/ D7 p8 W
21. }
    
22. else
    
23. {
    % E3 W- H9 t  v5 f- g. {
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

$ y$ J  x9 ^4 d+ K% Q. H' r4 h( _

+ ]" z) P5 N  U9 f
% c6 E# i  a0 RiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html