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$ h! S2 Q$ f( [

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。

# F: P2 T$ N& o0 v' C0 \  Q+ s

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
2 l  F# I4 I( Y

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)
   ) d5 W( G1 W! f3 T8 {' z: E3 _
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);
   # T9 u' D7 X% O6 @+ d  c
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ) T& u$ E" ]& e8 c* Z$ K; x' K
9.     int ret;
   $ q0 g- H& @4 X: W3 G
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;
    / Y" c3 `* `' n0 F- N, W
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ) n! ~# f4 K+ h& W( N
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    2 L+ `- k- R" U; j# ]3 E
18.         printf("setsockopt error\n");
    * E8 m* t9 @  c1 c( \# O& g6 D5 E
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    - w2 t- a4 F) [9 C; s, ?5 x4 a1 ]4 F
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    - }) H. p0 p' ]9 n
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    , l* T3 y9 K& e2 B8 R
24.             return -1;
    
25.     }
    : `# U# u* _+ }
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    8 @% E2 F' Y+ q
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)
   
3. {
   
4. 。。。
   ; N% v0 U9 }0 N) i
5. while(1)
   
6. {
     m+ g! o9 ]! l3 f
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   + J) S  w6 S; q" L: `: t$ }
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ' e6 K2 i- T, Q; Y" u, s
11. }
    - F5 c+ i0 |" y% G0 E! B
12. 。。。
    / T  \! j: k  l( M6 p) u( d
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;
   9 E0 h, A+ s1 y1 p" Z/ c
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;
   0 z$ D! b% k: W* B) _
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   + u9 k  K! M( `9 r8 w$ N: W: t& m
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   5 D2 C; i' Z3 Q: f2 L
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);
   & ~, n0 H& e$ w0 C* V; z) Y
10. ...
    * R) P& M! s1 P7 ^- _& F: F
11.     while(1)
    
12.     {
    - s% b8 I3 p9 I  u- s4 d1 b' V
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
      E7 _) Y9 r. h3 c, k$ a+ ?
15.     }
    . F, f  ~+ j( C3 [! N% R, g7 D
16. ...
    $ U* a5 P' [- G6 F( J  X! W7 i, [% g, S
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" \
   
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" \
   * M( j! B( \9 y0 A& T' Y! u5 q  s
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   : T$ {% p- z  j; a* i, e4 K
7.     printf("preparing header\n");
   : H: z' ]6 p2 z( M; f7 O- Z$ ^
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   , Q1 u6 U! E# Y7 r% T+ T) S( G
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    ; b) e: L$ L( M$ }' z/ t
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    7 N0 ]2 P  I2 x1 b, ^0 f+ x
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    - u! u4 O; G2 N; C* Y2 \
16.         free(frame);
    ' z8 m, R/ N7 T' b
17.         return;
    : ]$ w4 G0 e& T$ e- g" k4 c
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" \
   # E& C& ?  N9 m  Y, p3 U
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
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)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   # U4 w0 x# `2 N  r+ b- ~( j
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   7 j  s3 a3 c4 ]0 }& A
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    . `/ W/ Q9 ~) H) [; W. m( ~9 `+ r, b
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # h- V# ^  Y  a  S
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。

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)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   0 I8 S4 V- V6 z  T8 U
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   " h% o- B6 _7 g9 P. a& I
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   & @# \+ u2 z6 d$ ]) y' P. S
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    8 p: U# A, ]$ ?. c5 }, }
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    + [9 b; n$ S; y5 e0 L- M
13.     return 0;
    
14. }

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. h/ N  C# E5 J) j$ W
0 o" J* l# A3 K* ^" Q+ U& R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：

  _) v2 l6 O3 X. _+ }
2 G* U8 V0 {* }. I8 b  T# v

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   - s" t; E! w" Z& r+ ^/ O
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ; Q. X8 @1 s8 l1 Z
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   8 O. j  ?1 a3 {1 E  P
6. {
   6 O( A* M7 ]! q& d" b) b
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   9 ?+ z* C* x  W1 K/ ?. o
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   & h, m1 M# o; \3 r
10. else
    
11. {
    : }; p5 T% m; a1 e1 Y  o3 P, [
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    $ w( L. x) Y$ W9 e; w+ N. R. A
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    0 _" ]# `% ~, l: W
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    7 X% z9 S8 ~4 l2 D4 I+ |, A! K
21. }
    * z5 {' J+ \6 V( ^2 V& ?+ y) C% O
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ! ~+ C* j7 G- o  o) N" c
25. }
    
26. }

复制代码

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html