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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( f% x$ ]- Y# S$ 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。

4 t! R4 v6 n1 Z" m* N# o

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。

! X; d" l$ e1 I7 N5 d+ X$ j( n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)
   + M4 b* U1 M  J
2. {
   4 A6 E2 W9 F/ ]6 E* V0 M9 _
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   . o2 L' M/ l5 h4 T1 F6 L
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   . Y. s0 g" a- }4 f* Y: R' N7 @
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   8 S1 g9 A6 ]5 v* m5 u1 {
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ; [  w3 Y8 O; A! R0 o2 P
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    - Z! u1 u$ B1 w+ I
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    $ S  C1 ?* H" [1 S
14.         }
    
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)
      n1 I2 Y  d8 f' b& d
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    1 M9 K6 S) `! C% J$ j/ D
29.             return -1;
    
30.     }
    ( j' ^: R$ w7 H4 Q! E) A# {: Y. m4 e/ O
31.     return 0;
    3 P8 p" v4 {3 a7 h4 t4 D
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)
   % w  ~2 K& j. M0 e1 |& ]/ c% O
3. {
   ; H' `. c) f! m5 F
4. 。。。
   + l' F$ K2 a( B
5. while(1)
   , u' d* M5 y! i0 Z
6. {
   : b/ ]$ i, p- ?1 z; m* m
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   * d2 Y4 O3 w; z' A6 s! v
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    ! g) B6 n; d5 e3 W+ p  t
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;
   " x+ n  q2 q, C* _
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   0 F& j/ }) X6 F8 O: M* q
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[])
   
4. {
   
5. ...
   $ W3 @$ D1 I( s- v, U
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);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    " c# {4 A% M% d. a# ~. F* F6 D
12.     {
    1 L% ~4 P) C% q, a9 [3 \0 U
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    2 ~% J; t1 L6 x! t' {6 S: w
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;">
   4 W& M& `8 D5 F2 R9 i6 M+ Q/ C+ A
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( L  x" ]  e9 v" R
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   " G. z6 z" x  |
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   2 P' K7 U9 X( e2 `
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   3 Z1 |: }( G9 i
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   . A: H" `6 _9 d$ O% i# \
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    % y# K: x# o& s/ C' b* f( \0 |2 q
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)
    : L" V1 \  W$ F
15.     {
    " W3 n. u5 p3 `/ i
16.         free(frame);
    6 R1 b; g8 E7 T" l4 J
17.         return;
    7 C8 Y3 P7 n5 N3 b
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" \
   & N0 X8 e6 f5 g+ l. m6 m
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   1 |/ E) Z* U# p# j
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   7 ^0 h0 b+ x# ~* G  U! O% v" c& E5 c
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   - x4 t, F3 Z9 x
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   , n2 ]: f5 |2 c4 Z) t$ X& l
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   ( Z8 E- K3 _. G* t8 ~, k; G
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    3 a6 I7 Z2 Q) J; j9 Q
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    8 g0 r: v! j. j+ W3 Z
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & D4 q8 l, P1 a7 V
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 o2 r2 z0 j4 b! p1 J. S9 f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. {
   9 a7 U6 Z! {+ ~9 V+ D  G6 O& |: @
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ) p4 V7 C3 u* {8 L
4.     if(*socket_found == (~0))
   5 j: @; F; s) j4 A2 x; V& n
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ( \0 r, t5 I1 i. N. q, O% [: w
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    0 h  y5 l  W+ X/ `$ t* Q  H
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

2 q8 P* Q, c) @8 O* m* v% Z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：
' b+ K) l' R8 j
$ D' ]/ \2 U1 P# m% T. d+ ~. x6 g
7 e! \- }- Q4 z

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   * M) N3 G2 d( E& _8 u# ?# p
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   1 R2 P1 w( l; q$ }* H8 W
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   # Z% {  J; J! `
9. }
   ! R9 l$ [* {' [' X4 a+ F2 t
10. else
    . K) R  V/ J# J4 c' G: l" k
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    / h8 r, r7 u2 d8 y; r$ t" s. d
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    * I* c1 O, r3 q  N% j
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    " g' f) _& B6 H) X1 T
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ) x. I! m8 E5 c7 @2 m6 F
25. }
    
26. }

复制代码

/ w- Z, j5 v4 K- O" b0 M, h( u

9 p1 |4 z  B9 D( {2 X
6 o: @7 p- W6 j" f. f# ?iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html