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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5 w. G% n1 w/ K1 l
0 q2 W& ?. x0 B: L) c! \9 i

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
$ l! p$ g9 v. U1 L
4 p. g9 w; u) B

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。

  
  ! J$ z! h4 b( w' a$ o

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)
   
2. {
   $ G2 z$ ^, w( \& k1 Y7 @8 d
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   & A# d$ L$ |2 n' J4 {5 s
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;
   * P5 R6 `# D+ Y8 {0 [1 D- s
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    , u' a; R. [, \  T5 Z6 O
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    $ d; i3 t2 {! `- M0 f" k8 \
15.     int on = 1;
    4 b. D* e5 {! J# S6 J
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    3 ^* {5 t, P, e0 \6 ?8 k+ O
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    ; {5 T: t/ `* l, W; L: A9 X
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    $ m2 M$ r7 S6 k4 q. r
25.     }
    . M! a- k% Y, l* k% e# z+ k
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    " B' O& R2 W6 m9 p
28.             printf("Listen failed!\n");
    4 a+ d4 ?" b, ^
29.             return -1;
    
30.     }
    $ V3 w0 M" Z. n0 d& f; `$ W
31.     return 0;
    ( g, U1 s0 P5 g, [" y$ H
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);
   5 d9 R6 w0 r  G( W
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   ! ?1 {6 H& z% Q, A- C5 B, `& s' ^
3. {
   
4. 。。。
   2 n/ [5 b4 d! p, _6 W2 z: _# G
5. while(1)
   8 ~+ Q! ?( A: |
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   8 `! Y5 q1 y5 I. b9 b
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   4 \+ m4 s% d# S7 i1 V2 @0 X
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    + U0 W% L3 c( Y& A; E* f3 p4 @
12. 。。。
    0 l1 x5 [$ y5 M+ k1 C
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;
   ! j8 C& q, U. z5 K  U4 v
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   7 t' d8 R( H* {; s, V( }% L
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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   " R2 H: V3 b% _  v$ v4 w
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   & L+ O4 r+ j7 {$ M7 U! c, {& h5 g
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   " D! y1 H8 j8 }9 O( d  ^
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   $ R8 h0 U6 O8 h! Y, `' r
10. ...
    , O4 {2 _* j( L+ s
11.     while(1)
    $ t6 h/ Z2 C  M& F, w4 h
12.     {
    8 y* c& w  Q" b" j8 A$ J7 k
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    . X7 b1 v6 e* p
14. ...
    2 Z) }# j* v2 V
15.     }
    " @7 W& x* z- S9 y$ C3 y& z- _
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" \
   % b+ q1 c: _8 e6 X2 [
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" \
   3 {% m$ m& ?3 m1 O( n
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   3 E( q! B9 L/ W7 V" w) I
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   , r7 ?1 x8 O" {
10.             STD_HEADER \
    * @$ B" Z3 X* |3 j+ ]
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
      ?' \& _0 ?6 e8 w
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    - k0 ]+ y( ?; v6 t( I
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" \
   + f, @* G! U: l& b+ }/ ^* I
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   * d2 c2 f. q1 ?3 y
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;
   , ?( M" |) D- t# B( X! A
8.         printf("sending frame\n");
   1 u8 S6 s3 y! D/ Q' t3 H, ^
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   2 L% i8 e1 {0 s# A+ Q+ o& C8 G
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    , k! ?+ Z: K' a$ D3 a
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：

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))
   . p1 j' ]* D" x, O9 v& V
5.     {
   ! q1 K& H3 Y' o& K$ @, K+ f: N% ?: X
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   & }' O# |" h, B5 c3 M5 c
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   : r$ u6 }7 @! c9 h& p0 `3 p0 \2 @, U
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ( v6 S2 x5 F4 v1 E1 n
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ( _; s/ |% s7 R
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    8 E7 P# Q* e2 k* E7 f! {( c
13.     return 0;
    
14. }

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; r. h0 d4 Q. @: |9 w, t- U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：

5 d! }  p9 u1 a0 B1 B" T; I) t4 N

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   : x; v9 p3 w6 R) I4 i. Q# Z
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
     U9 H: O- \5 B" S$ h( o: T
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   $ F4 ]1 ?% m8 o% J
10. else
    ! G. O2 \- \, V5 X* K! z0 A2 i% o( x
11. {
    ( W+ c0 [" z% j& N" ~
12. picture.length = fend;
    / T/ N3 q: x/ e6 X2 a
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    4 C4 m) X% z* R4 X
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ; L6 g. G2 c. W
17. if(sendbytes == -1)
    : J6 h; G% `' T+ Y% W/ r3 F% j/ d
18. {
    : R* v& n9 Y, B, Q1 {  }
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    - t& [( L) b# ?  x6 {. |
23. {
    ' {4 J8 D! a9 V4 o, Z5 A
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

2 \8 ^1 o( ?/ L
8 N) Z7 _3 n6 ?0 D* V( P

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