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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5 [5 [+ S" d! I. ]" x* t. Z- J

% a3 f9 R2 ?7 n9 M# k

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
/ @3 O. Y( u8 Z% }% f8 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。

! v0 j" g* p# O

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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
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);
    1 C& S# a3 M6 e  f1 ~
13.             return -1;
    
14.         }
    : b; x4 h8 G% v9 {
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    * z  F% L! D. s. G  H2 V: h8 L! r) c
19.     }
    # s# t7 |4 r6 Y+ B9 i2 q3 D/ b
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    # T" X! `/ i- G0 o( G
21.     if(ret == -1)
    5 E5 u3 X8 l6 ?& G8 p
22.     {
    - S& H: ^7 Q' y8 W, h
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    ' X" ?9 B0 F& D  @1 Z2 S
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    3 q6 R: _) C* J- P8 e( ]! `
30.     }
    . P3 d/ N( ?2 ?9 I' t* S
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 G3 k# F+ v  J- p5 a2 ~5 _
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   ! o) {; J0 k) l0 D- [
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   7 l* `* ]. {  D+ M2 R
9.     。。。
   + B' v$ S7 [6 g! n$ A
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    # Q/ p  `8 ?2 z3 a; J
11. }
    
12. 。。。
    , i4 c2 U# \0 ?
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);
   ' b* X3 \7 U: g& Q' k
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ; i  Z6 Y: f( @1 e
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   * t0 {& d: n3 Z3 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 K% p! k! E% J- ~  Q" C' J
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   2 p& W7 [3 W) [+ `# v0 [
5. ...
   / c& M- L1 R2 _% {
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   0 K# s) b6 Y! m" {( W7 b
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   * d8 m5 T, k3 O" @, A
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   5 o  M2 w. z2 a+ L! y! g/ `
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   " f! m3 \# f9 m4 {( g# q9 T
10. ...
      J* H& t: i5 s
11.     while(1)
    $ C0 t- X2 n) }% M: t; f+ }' j
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    6 i  `0 {4 o5 n1 B% {2 ~
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" \
   7 X5 \! C; D. s" b' 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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   + m% H" W, v- Y4 T: H) w6 ?
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" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    % x3 ~/ V8 Q' }% c
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    5 e& {8 z% M/ K0 M# i
16.         free(frame);
    
17.         return;
    . `5 X5 K, J: d8 x
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" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   $ C9 y, s' \: g7 }% g6 x7 w3 ^
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
     V* n+ ]+ ], _3 f; h/ B
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    + D( m3 w1 M  m$ L" d% f
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    " z( V" A5 r0 T
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & e* ^! i6 H* a7 e2 i: I6 I0 r
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。

) }0 }9 G' {  `3 c5 q7 t

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
) B; E  E1 D' n; ~( M5 e

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
     I+ H- b7 t; i; w/ L9 i: a( _
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   3 n, ]3 o% K3 k) f& Y
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   8 A5 I* f) M) V/ \1 k0 W( a
7.         return -1;
   3 r" [7 I9 W+ Z/ d6 g
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ) `7 R! m- [) W7 u
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    $ ^8 y" g+ f% [6 {( k! d
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：
( y  [, U3 m: c, @5 V6 U
0 \4 m- X* a: G' V' |. A

1. while(fend > 0)
   * t  @/ F7 @+ T
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   : v( ~! i7 E  b% z
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   * h  a# m+ E. X2 p% |! P
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    3 u3 K3 _( U! S6 G6 O% j  H
11. {
    + x4 H. _2 e% C# e8 J4 X
12. picture.length = fend;
    2 u+ w. n4 B+ l7 x2 F( @
13. picture.fin = 1;
    0 D+ l  S7 {( d* s
14. }
    - d( R3 i9 I4 G) ~
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ' M, }+ I: [# q( R# e1 e
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ; g# x5 `9 l+ t$ n" P
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    6 P' X* R8 G/ C' J; ~6 Q
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

6 W4 S! M$ N" Q' G8 N
5 I8 o4 c- T& }/ t

! I/ R- d5 D! U+ fiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html