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

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。

# |( R4 D9 M/ v" V& }) ~6 J0 p

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)
   5 p3 Y! [/ O2 Y& M2 T
2. {
   - k: W  i9 h9 A# d$ k1 d' g
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   1 K- |: y2 H- z% i
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)
    * t' B; U0 E% {* ?$ n6 N9 ]
11.         {
    - U& t( e* @) `2 N, Z) Q
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    ; n, O; P# W( c* P- @
14.         }
    & c8 A0 X  F8 S1 p+ d
15.     int on = 1;
    2 M0 E% U3 q7 W
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
      b# M; T+ |6 }* j% B7 b
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    3 @6 n7 i, N* ?, {- E, b
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    , @+ J, z, _) @4 y
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    3 W% ^! B+ }; X* [6 X+ }: v; B
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    * z- e! C1 F3 A3 i3 k) q
29.             return -1;
    / q* S( X. F* E9 b2 J. s, \: z# X3 q
30.     }
    
31.     return 0;
    " X# O: w( Z9 s6 Y0 G) ]7 {
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. {
   2 X8 A; D+ G, M4 o( a
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   / S" b$ D* m4 t- ]- e
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   * n$ K0 {% N$ w! H
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   0 ^+ s7 q" t  O6 p
9.     。。。
   & Z0 x1 J7 x7 M& `$ b7 H& L0 W+ A
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    - R* q8 N5 X, V* K5 h# y* R
11. }
    - w& ?% m% V6 E5 I" b( k. S! @
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;
   
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;
   0 }6 T* R& D* W
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   % G( h( y6 k  I
4. {
   ' L+ o& y; B" `3 U8 R
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
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);
     u+ o( u" @$ v; A4 V
10. ...
      G& O* M, f: E4 y6 q9 h
11.     while(1)
    
12.     {
    ' t/ U1 G+ @  h) \, h0 m; l
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    7 M* [; {- h, m5 J6 c0 ]- Y# D4 D2 G
14. ...
    ' x. R( p2 U3 G7 W
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;">
   
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" \
   4 H2 t0 u. P; u. [
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" \
   . ?& `6 |( M0 j0 m9 t3 V
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   4 a$ V& K0 k& L, i5 B' |" |% q( a
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   * r8 V1 _6 v0 {, P/ U) K/ h, G5 R9 M
7.     printf("preparing header\n");
   ! @8 X, D5 s6 W" c' y  y; G/ [
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   - I5 O! r0 r! v$ V1 B
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   1 _! `5 Y/ O5 g/ m! K, S7 W9 _
10.             STD_HEADER \
    0 ]  t9 O( \/ v* c7 Y! Q& W) \
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    - k9 H& [# Q  u6 ~8 B6 t
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    + g. }# l$ z$ x* i
16.         free(frame);
    
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" \
   9 u4 y8 L0 c' x0 N$ r
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   6 v( O0 P* I) ]0 j
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   0 R0 m1 Z1 \2 e4 s
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+ ]7 Y. d/ m9 T" D4 @
7.             break;
   ; N- ^* j- N8 o: Y5 |! Z) ]- E
8.         printf("sending frame\n");
   * Y4 i/ k, t# O6 F
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    ; |% A8 K4 g/ R# c" u5 k
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    4 p" x# S$ M* d- H! Z# r
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：
8 C4 b$ \; C$ N

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   3 @* ?+ f* M; E8 c& T- c% G
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   * P1 F+ @4 ~" Z! i) H) f0 R" G- x
5.     {
   - S1 ^, v! i& g
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   6 ]# B2 b" K% ?9 c
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;
    
14. }

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$ T( a9 M. h% `" V' [
0 |1 O- O% y" l$ {/ Q% }$ @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：
; f& {7 K; V' y8 t: B' a
9 @4 K( C- V, U# N0 e/ r
5 N2 _9 J0 E! H9 R

1. while(fend > 0)
   
2. {
   / l' D7 q4 g. {4 _. D" e
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ; J+ A8 _4 g7 D2 w, ~
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   1 z5 `3 b0 G% U3 r$ T
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ) u* J5 m. A7 D  C
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   8 n  d( b0 b3 n; N" k& u- _
10. else
    
11. {
    & [1 E+ \& S! p1 D+ D5 L/ y
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);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    . f% b$ {# I/ k
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    " [2 B6 t0 G" a" V1 }5 v+ W' L
21. }
    
22. else
    
23. {
    " b" ~6 w/ ], z
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

9 O2 R; {" R" E# M: Y, p
0 {  o9 R3 a' n3 L

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