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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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

1 z2 k. q6 l6 ^6 m8 j/ b

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。

$ E. Q8 c) P( x% M: e+ y; u

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. {
   4 B3 J/ H$ v1 F! F$ |
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   - ^, @9 u, v; t- q
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   4 y/ j1 r  \& Z7 h8 N+ {
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   . l/ b4 v8 O- R* B, [
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   * h; x  p) g' T9 g- ~& }& B: h7 |
9.     int ret;
   : e+ k0 v/ Y+ o/ \
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    & E. j6 N4 G8 \1 _, \: z( f
11.         {
    2 T. g' x- G3 Z, _  h  d
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.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    % ^/ s( @" P% l  q
19.     }
    ) k7 z" g) Z/ z- ]8 i& L8 ?8 x
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    5 a$ g& ^; X6 H, k6 d! U8 X
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    $ `! I/ K& F8 N( G3 f9 z
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    0 D& e  {  i/ T7 F: w
24.             return -1;
    4 l; \/ c& o) N5 x9 H4 L0 h/ i. |
25.     }
    1 K- w* z. x3 X; ?5 u/ W& b9 T( w+ c
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    * |7 b( J8 S: R/ ?5 i" J9 m) g
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
      r/ j9 m. j1 Z! [% f8 e( r# m
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)
   7 P9 `) |3 k5 z# B( \& C" d
3. {
   
4. 。。。
   0 G8 O" J. p0 t8 ^! n1 K% d
5. while(1)
   & h: @* H, f# X; {. Z
6. {
   " f* l* J  o  B# _1 `; ]( m+ J  M
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. }
    ; y. L% }- X8 g0 p' U
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   - R3 j$ ?7 O+ n; J, t! T
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   
6.     pthread_mutex_unlock(&pmt);

复制代码

线程互斥锁使用之前需要初始化：

1. pthread_mutex_t pmt;
   3 a  v, M5 a0 `: @9 H) @
2. pthread_cond_t pct;
   6 }; C) u1 d" ?" O, I
3. int main(int argc, char* argv[])
   5 O$ B8 L* J: ~/ }& P9 h
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   0 i* I1 Q& }; J3 F0 \1 s
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   0 U2 e2 @0 }+ d' s% p
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    * t& s% B: C  Z7 a
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    / d2 m3 X; t- P8 Y3 l. P3 e/ X' z
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;">
   + L6 [# j8 Y" m) c
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" \
   
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   , P+ _1 `- V! a' b0 {/ O# s' r
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ' ^2 c: b( ~* }9 ~
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   , p* ^' z' X; r! P( ?& B; l; v
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   , ]; Y( B: ?0 X
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    , D+ X4 |& n* R6 H
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    * a' c% g4 ^& l: j$ T& C0 R
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" \
   * q# [6 [4 N. F- i, D" A
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ! ]$ J8 w9 H* v. r. ^! g
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   # j2 o! p6 d2 v& p! _
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   - T: o5 d! S& e/ @3 x+ p& _
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    + ]" y4 }: {& L8 V, }4 [# }
11.         printf("sending boundary\n");
    0 I! i% D' `! w- G& ?5 w& r
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>

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。

7 J$ l6 |) j1 z5 g' @

" J% m7 t/ o6 w4 F- _% M) `二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
2 f1 y* y; H- ~9 D) ~6 n

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   # D* r+ k! \+ }$ Z/ w% P
2. {
   " ?- N( k: R2 r- K6 p
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
     O; q. H* b; x9 A, G
5.     {
   $ z7 e5 p6 S3 }5 K
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   & l* m9 A3 ?9 b  p
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    * Z$ r$ B/ A3 A9 k
14. }

复制代码

# A) S3 y" H& s) b" F7 A8 |
4 p. U  o1 s1 v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：
2 K% x% {  y1 s+ g7 U2 V

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   ; R5 ~1 {, O' e5 D. x& @: |) G+ B
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   1 a9 m9 H& U7 d% E! ~  ~
8. picture.fin = 0;
   * ~0 ^! ^3 T! A, w3 u
9. }
   
10. else
    9 ]! p. `6 E4 ^
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    : K/ C2 z! v( j/ {: \( ~) y
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    # n: F  L9 X) T: ?! ]
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    2 e8 ^5 F9 U% X( Y( [- C
17. if(sendbytes == -1)
    * ^, g/ v. A' U" m7 U( F# q7 i* \4 K
18. {
    , x2 o- w# h/ R1 o0 s5 @
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    # z0 @0 R/ [$ j$ G! @
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    : t  P5 ]' L8 ^! y0 h
23. {
    , V/ T- b# k. l
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    - l9 \+ Q  D9 t2 C; M
25. }
    ' w0 s  E. |0 M
26. }

复制代码

* U, o- t( c7 T& |' I1 P
9 s4 I. I8 i- f

! y8 }( D/ E- f# p
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