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

; K& t% \; s9 M8 g9 t

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。

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)
   # \6 [& G& M2 y$ B/ ^% d
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   6 ^0 G, T$ q) G! T' E! b
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);
   # e- ]; P4 y+ e0 p
9.     int ret;
   : {+ u* q$ c/ ^0 w! h
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    : u1 p( b0 O* V1 o4 I* A+ j7 p
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    # w. F5 v1 J2 [! i2 G2 z
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    6 X( O: {# K) }4 y6 V5 k3 \) H
19.     }
    " q, {$ W/ D5 C8 {) O9 L
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    6 D) o& [# o! v6 [2 n* Q! k$ Q
21.     if(ret == -1)
    6 K: F5 l; u5 W8 }2 E% l9 O2 f
22.     {
    4 Y& q! q; a4 E$ B( f, U5 X
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    9 C5 ~% s$ f9 n& p# g* L
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    4 d6 G" ^% v( x/ S2 R4 |
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
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)
   ) t2 K5 c6 O) i. a0 k# ?
3. {
   ' p# ^8 \) ~8 i  b. V. O
4. 。。。
   4 ~* e$ {' G" s5 I! F& \
5. while(1)
   
6. {
   3 ^, x4 H; N0 M4 k, o; J- Q6 R
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   & h% w- K- o. i
9.     。。。
   ' }, A. x: C) x2 u/ N; r* P
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    7 `+ F4 W- h4 X
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;
   ! P$ v, c5 p2 _/ _1 U3 ^
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   2 ]# m- ?; v& y: v
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   0 E3 _* I; f# A& @3 H) s- z
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;
   ( [4 L! a% {( n8 k' ~$ J8 A. Q: e
3. int main(int argc, char* argv[])
   ( l1 k! }, g  g$ z1 L# U6 W1 i8 a1 W
4. {
   & _. {) a; b  L' D0 Y. ^, [
5. ...
   + x9 T7 I1 e, V- {
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   - k- n5 E$ y# v( P
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);
   
10. ...
    , ]/ K6 E( @* |$ _+ Z! I4 c
11.     while(1)
    
12.     {
    : w& W' z1 _" A5 ]+ `
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ' C8 v" U+ Z4 W; T: @2 E
14. ...
    % Z# ]/ d2 a' Q. S2 k7 {9 |; l
15.     }
    
16. ...
    ; p2 I" g9 ?' t  [
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" \
   # ]1 V! K5 ^# \/ j
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   & G  ?! k9 j: h
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ) ^) H  E, F. j! [; h
7.     printf("preparing header\n");
   2 u* i( q2 r  \/ O2 }' Z/ M. \: Z
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   + Z/ X3 S  M6 ^
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    4 q6 p! @( F2 I3 T4 J
12.             "\r\n" \
    6 S7 C3 n  d' C+ p" X% @; @5 p" t
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    0 {+ P4 @6 \1 v% W9 B# e
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   & ?% x/ W& F0 N
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ' d6 \  j6 ]0 l* u) Z( O
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");
   1 R& D6 o. c( S
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
     M& w- U1 @3 O; ~7 F+ L
10.             break;
    5 x( ]2 G4 c& G& v+ \2 U
11.         printf("sending boundary\n");
    3 ^" O, l& n9 \: _6 H1 H. A+ a8 g
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    + _  O5 b& ]2 i' Z
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
7 x0 N  j+ M- |' T" A

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   / \* F# W' B4 |) ]4 }  z
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ' X% e: t' x( H3 }. u
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   / `6 V+ [4 Z4 A/ ^# z2 G: X- C+ w* h
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   9 w7 u' A4 [5 N: X$ s
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;
    
14. }

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& k( s9 _. x; y" E
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：
4 \4 t. a+ P# ^, J, l# l: i1 @
6 r+ m( ~; V. l5 N- H4 @8 U  D

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. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   ! y+ ?) `/ [: ]% \( U8 q
9. }
   ! G' ^2 M; R5 `) M" y( H5 G* S. g! y7 D
10. else
    0 {& @' {  W" y
11. {
    ! Y; H" M9 f3 ~$ [9 h! R
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    7 d5 h1 t- r6 b, e3 l
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    - B9 h- C  E: ^5 u$ H
20. return -1;
    * J1 \2 u, M5 u" S; f2 o/ k
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    2 v+ {: P8 k6 d, ~* i2 ~& K
25. }
    
26. }

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, v7 W3 l7 {1 f8 s) ~

2 x9 A* D, x% k! ^iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html