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。

/ e& T$ j! E  B! |$ S0 _8 v% e

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。

  
  ; r0 z' M$ n2 c$ L5 _" p8 [

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。

# B7 a- Z9 ?1 T, H' ^% h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)
   + N" E9 t% [! K# a9 D9 M" Q
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);
   ; E6 n7 y5 H! F' q. Z) q% B
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   + `7 {  L! m9 m: y* I8 S$ m# q0 T: [
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    3 i; Y2 a4 W2 }# t5 Q" y
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    ) k; K9 J7 D6 l
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ; P3 ?+ E& g9 m9 g' Z7 W! g
27.     {
    + Z% s, b) E$ E
28.             printf("Listen failed!\n");
    , n+ v$ D5 A6 o: _* T  ^7 p* D0 _
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    2 T  g+ M7 Q% E) J; q) v- g
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);
   + U" h( x" _4 t/ f- V
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   7 W( b6 D% d2 a7 w
5. while(1)
   8 M3 q1 W) v9 O1 _& s  x9 p1 }0 n
6. {
   7 c  Y) l: V1 h
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ) C0 E, A% l2 v2 D1 s
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    0 q2 z! V! ~. e7 h7 j
12. 。。。
    * w( ?" j! R. ^" t" K
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);
   5 Q1 J6 w8 J' k  I
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   7 W, r7 Q5 l5 B+ D5 b) U) ^
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   : J8 T4 k( e/ C1 ^% G
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;
     Q2 N6 E% e0 j6 S) S
2. pthread_cond_t pct;
   0 c7 |, }: K8 _' j8 ]
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   : Q6 u$ [# F4 v& n
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   6 |3 C! O3 V; R
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);
   ' l9 u, w8 e: R# ~
10. ...
    
11.     while(1)
    " o2 g$ ?  U9 `
12.     {
    ) g) a, ~( p3 |6 D  |
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    : v# c4 R" U6 Q: }; p9 H, B
14. ...
    4 ^9 p+ V1 J1 O) V3 l
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" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ' Q  @% U# B) S# C! F: D3 p5 o
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" \
   - c% ^. G& N; d1 C  q% @8 I% l
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   , Y- J$ G1 z0 e9 C+ Z- L) t
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   : f% m# u) t/ Y" ?" N
7.     printf("preparing header\n");
   ! g2 z5 \9 f8 o1 W7 p2 I  y
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   7 p3 I! _- g; y" }' z; p2 }
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    # e7 F6 t: X$ ]) e, \9 D
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    8 o) K/ ^& [: d. D$ `
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    ; C( @% c9 Y& e' \  O' w
16.         free(frame);
    . {, t8 \$ O  l) O
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" \
   ; D$ J3 X6 D$ j, @0 q3 X$ D4 c4 c
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");
   0 e/ i/ e. R7 d
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   ; |& s/ z1 y6 E9 O
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   7 b$ `4 ]6 \: y. D7 \* H5 t
10.             break;
    $ _  d/ {  V0 W: O) t2 S
11.         printf("sending boundary\n");
    . A; z4 J# H# N; c' m; ^0 S( c8 Z
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
! T* h- {- U' |+ y

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))
     Q/ g6 f$ s2 v9 U1 M: h, f, i
5.     {
   8 g' a9 A" B/ f1 Y1 h  q
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ; L1 J$ h9 \/ C1 |( p4 ]! t, D
7.         return -1;
   
8.     }
   " g; s$ A% p3 U; n
9.     addr->sin_family = AF_INET;
     h  a! E7 H* k" O
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;
    , t7 n, F. j6 ^3 _& _. o  h) r7 ]
14. }

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9 t6 O* \6 ^  {& L1 |! o; n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 ^0 P! Y" `- I; B1 ?7 h" k3 S4 {
% w8 Q) B) _& X" d6 |

1. while(fend > 0)
   , @- G1 J/ r1 v, H' q& a
2. {
   9 J1 v* ^5 n% X/ m( q& h% |
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   , ~" h4 Y/ M1 b( N. [' i7 k" ^' q
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   % f6 a; a3 X5 h" l" J
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    # _1 Q  p1 C2 m
11. {
    - p. u# @4 ~7 n7 A! X+ @
12. picture.length = fend;
    " _4 f* |: F/ E" U! W
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    0 ~4 {$ q" i3 e  \* N
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ) l# p0 S" ?, N6 H8 q+ ?
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    # Y- z& ?; Q' P
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    6 ]/ O" j3 O( v/ g
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    5 |- X/ O- p5 I  O; C6 N* Z
23. {
    - _7 y) T5 t" k$ [2 m! u- |
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    ' L  x8 e/ f0 Y1 ~
26. }

复制代码

; @0 w# c) ]- t# x

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