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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! Y4 t) V. m9 o& L5 g# k4 d

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。

) j3 [, b+ v( W* h% ]8 W# O! [( D

& `5 i  u; t: M6 T0 W

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。

9 y$ c% F9 d/ p% W2 F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. {
   / B* g' `, Y) [' M
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);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   / B* @( r: g8 t7 O+ W& g
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    : `- E9 S9 N1 Y( `
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    * _3 u2 ^1 w' t; {3 d
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    6 q' J! I) n* L0 s3 z
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    7 p/ ^6 e; S& i6 m
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    6 M9 X; |0 B3 w+ J3 I3 b
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    . c: f' t. y, E2 l
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    & `! R  f/ ~1 C: S
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    $ m/ N. H9 G5 ^; Z
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)
   
3. {
   1 p2 U- H, }' k: O. k
4. 。。。
   
5. while(1)
   / a- A  l% V0 H; A% ]
6. {
   ' @+ D, ?- E% S0 X
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   # j4 `: |8 M: x; ]
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    & S6 _# U6 i* p; o% \7 j" n
11. }
    : Z2 i$ q/ m* ?
12. 。。。
    7 U* Q  Z9 o7 q! p" p. v7 Y* X
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);
   ) I: i& Y) e. {& A0 S( O- X0 j
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   % T2 k' d9 K8 g) E
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   0 Q) s; y3 r7 J% t2 s
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   - A9 ~1 g$ k" b
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;
   * E' f- j. ~2 t+ M) h. ]- K0 E
2. pthread_cond_t pct;
   . z  V: g; d# A5 t. c
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   + S7 S: ]: E& E5 N4 K7 G/ k8 S
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ( p$ ?; p8 G+ a+ v" G4 v
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   0 K( m3 L2 o* i! r
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   3 w1 S1 N8 Q! i7 A/ s6 a
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    " b# B7 `  {7 z% W( q4 u  [
11.     while(1)
    
12.     {
    7 ^! t$ @* V; h9 }; D/ D/ q, r
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    % r1 K  N! U$ q& h- `' g
16. ...
    8 \5 ^, R+ e1 M/ Y
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;">
   3 A- P/ `& _. N8 G
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" \
   $ {; A- Y- b  v2 f2 f
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 C" j4 p- B5 s. m9 Z
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   0 ~5 X& v1 g2 d) U0 N2 U( O
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    4 d  k& d! T" l
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
      u5 }: v: p4 `) u- P2 t# ^, x
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % h: k; }" t0 L( N% c# e
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    2 D6 v7 T8 j  Y: u# `& U
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" \
   / `5 I9 n+ ]0 L* ^+ M9 Y4 W" G+ x' Y2 n
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   0 O% j2 w/ P. v9 W1 r
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ( r  ^! C4 P8 {7 i, Z1 p+ }( I
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   + K9 R6 _. L1 K1 I4 d* v8 |
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   2 [5 q4 A( m' `* ]1 u" w
10.             break;
    0 s+ [7 g: @$ \% j- |" O
11.         printf("sending boundary\n");
    
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。

, J" |- Y) E9 [5 P  l5 S; b

5 f0 [+ U/ c( D" Y二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
4 G* r* U. k0 v0 D' ^4 x' g, q; o3 t1 D

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   $ k: K  W$ h! U5 P
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
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);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    4 M( e; Z+ B( v/ ]! L0 r
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    6 S5 ]. w& u4 H" [: o" I6 z
14. }

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' S' m  Y( R% o/ y2 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：

8 s2 x8 F/ A9 O. R

1. while(fend > 0)
   
2. {
   4 n6 S  J2 |% o" a9 g  Y
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   : }  y; O9 ]) d" T  k/ k$ H/ h
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ; ~% {7 L# Y+ ^
8. picture.fin = 0;
   - u9 p# Q& T' G
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    % M3 E2 M: b) R- {% }
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    # T" \' W! @* d9 l1 ]) I
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    / y% C' t' w8 X0 I
21. }
    7 M1 g7 c% }: a* t, f0 ^  ?6 Y
22. else
    0 e6 V5 F9 s# L: X8 _& D! ^' V4 F/ d
23. {
    & w$ }$ p, D0 K) m3 Y4 Y4 x% t
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    , G: p' u/ [$ P# [
25. }
    
26. }

复制代码

) P" C0 y- q1 B2 |/ t7 }
1 p8 x' _* y: G3 F; n: f2 }

9 J7 @6 r3 U, |! b7 L" V
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html