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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! m: k- b0 n; }7 ~; B2 i' z
7 d$ G3 N( `& ]

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。

$ K6 R" f6 g' e& w6 O1 g0 E. 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
" w3 x  N. Z7 [$ x; `! [/ J

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;
   8 b2 r- u: r- l! }1 M$ o- ?! d
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   2 T. J8 ~0 j+ N* ^9 n7 o+ L0 k* M& y: x
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   : T! g& V, P" X, F4 J6 f5 w% p
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   7 M- {; G6 f7 b0 }2 U0 s. ^! i
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ( F! _3 \. z( b2 t6 M8 ~0 A
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    9 g1 G: K, `% v* F0 u+ R9 j, W
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    + S! ?; R2 l( s9 m$ I& _" h5 |
13.             return -1;
    3 Q; G; I6 @% i# |' H- U+ ~
14.         }
    
15.     int on = 1;
    . O2 H3 g5 h2 c0 z1 `  u: l
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    . W/ b  {! h4 e7 ], s
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    * D0 f& R) L" O8 S0 @8 N: P  m
21.     if(ret == -1)
    - O, c0 i# U' p1 Q7 z3 X
22.     {
    * \6 Y% N; X$ i% o( W
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    0 t$ k' e7 x2 ^3 _% r) l
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    9 j# Q# ?" `6 u- {
27.     {
    " @( q* p- o# Q, s
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    1 e! ~5 Z8 C9 l2 C
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. {
   ! D% D: c3 t3 f' E/ j
4. 。。。
   6 m$ T) G+ e& M
5. while(1)
   3 d* \5 e; q% U) J% `
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   1 K+ \) ?  M. Z( ^8 G% ?8 L; I- |
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ! b  `$ a+ f' J- }6 T& F8 V
9.     。。。
   " [3 r; I# f. U# ]2 s( N, ~
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
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;
   9 W) N" z: H& g
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   - o! Y1 k6 g! [! Z" W5 m
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 y3 I2 r7 H* P) e4 ~
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   ' X" ~. r( d6 \. K
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   # n! W! F8 n5 x" L# c; z" `
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   8 X# `7 z( |1 N( k4 L7 ?/ p
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   8 N: R) T( D* U' p$ z+ H, b
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
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;">
   ( |# r  D7 Z' S$ k' O! U! I) N. [
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" \
   
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" \
   . o; v) A" X3 U
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    2 f" R" L8 R! K5 q$ G
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    ' z) a, ^+ |& r3 x5 t
17.         return;
    . v0 x# J% ], @) @3 [6 D
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" \
   ; S7 O5 a, m, H: t9 D
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);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   / g$ F% h1 l( o/ d
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    8 V! T3 ^* v0 O4 O! e8 V3 Q6 O
11.         printf("sending boundary\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。

9 F* O% m- i* \8 X; M" o& v2 [

& s4 h9 Y* h5 ]2 q6 L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)
   / ?' j1 v# E+ I$ v9 A! k9 U' c
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   ! r& T2 n% x2 E
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   8 h9 a6 b6 O8 e/ f# h; R! m- O
7.         return -1;
   : y( {3 Z- @  B& K- c+ J
8.     }
   5 K- |% }8 H" X& `
9.     addr->sin_family = AF_INET;
     e8 p7 V9 X7 M* _" L
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    - C: O! v) h8 j2 Q- K3 l1 X: M, ^
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    " E# g1 H, b. u3 a8 T" H4 b9 j2 c/ ]; e
14. }

复制代码

- H1 A2 C+ E* G8 }. b9 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：

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   7 o& P8 X! e# o; b: I
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   9 d% |8 s- c. W% m+ I6 e4 g
6. {
   / T2 V: n0 A  S% B: y# o9 m; w* s- x
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   , [, Z. \- w; v) d/ C! A
9. }
   ( H9 |% W" k; ?( p0 d' b/ p1 b
10. else
    , D1 b& `# g; c  P
11. {
    / Q+ R' Y( V9 {1 i  ?* {
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    . R) r/ l6 h7 D( ]: r
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    1 u/ w1 u3 l2 v& N) {4 }$ U5 d: F3 q: d
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    6 l$ {1 k  W; W, o. n) l& m! K2 o8 v
17. if(sendbytes == -1)
    % O0 }: k7 ?5 L2 Z$ k" H! }
18. {
    % T2 I2 ^8 K  T, {6 h
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    & c* O) i9 e' ?# Z: ~! u
22. else
    + ^  F; d) j. n3 m
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

2 e. B" b: s7 t& n; W; E7 n! ?

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