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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0 T& A& e' ^$ {0 R9 M6 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

! B$ W4 Z5 k3 {3 D- G2 m2 Z, a

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。

  
  

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。

) k" A- F3 f: U. w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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   5 m, k4 Q. ]5 l9 Z" l, ^
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);
   7 ^# {2 i8 X+ M. C2 B: ^" P7 h
9.     int ret;
   / R* |# `, }) x- p1 |' S& y
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    3 H  c' ~; |: r3 ?; t
11.         {
    - V2 e/ g" O0 C/ m/ G
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    : F6 y1 Y7 O; x1 Z
13.             return -1;
    ! l7 x6 r* H% [6 R. A
14.         }
    ) `( l: `! n4 M2 K" p& A. p; Y4 m
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    4 l' \$ \3 d3 y! o2 J( [8 [
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;
    2 q$ e$ A# d2 f2 N
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    * ?3 H1 t  `8 t" y
27.     {
    3 u  E2 y% p, R, I( L- E
28.             printf("Listen failed!\n");
    # T7 u4 [, D! i- V7 _4 p5 M
29.             return -1;
    * f. M8 C. q6 Q: M: W
30.     }
    
31.     return 0;
    9 S: ~& s9 X/ b* o- v! X1 R( 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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   3 B4 {* T" l' h9 _- V: r' C7 _% l! Q
4. 。。。
   4 @6 A; }# |# h' J; D
5. while(1)
     P6 T  E- a: j" _( e" I+ E# T
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   " U  p! ]- i2 ~8 o0 Q/ f
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
     l, D+ p, P3 ^% o" B
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    9 P5 S( [0 y" C4 r$ l* u
11. }
    / i6 p0 p3 _; R" V4 J/ P) V6 J
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);
   7 d, w3 V. m& p9 a5 u
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   4 M2 G9 ?% M# Q2 n* a( q3 N
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   . h/ l* e' |, k) H' a
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;
   % q3 M. W' ]! Y* s
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   4 J4 g! ?: b* J
5. ...
   : v4 @  E# o/ ~" }. K" z
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   : \( c0 J9 O! J  D
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   " q8 v8 ]7 K1 v9 f8 c/ t
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   7 P: u( D4 Q% m9 [- t* o
10. ...
    . H; E  Z6 _0 H% Q9 z7 g, X
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    7 P* Q0 C' N5 E0 a4 o8 Q( G5 M
14. ...
    . R& a# U) X; n* k9 d1 E
15.     }
    : V7 y3 y  j6 U4 Y7 C
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" \
   * C2 e6 T) B- }( ]  ?
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   1 Q" c0 O4 C9 x  n+ V4 A" ~- l
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" \
   ' z( U$ o5 j# D0 g. B
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   % k7 `; @' ?* y8 B
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 \
    8 |- L$ p3 ~( Y& B( f, D, @
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)
    
15.     {
    2 P$ v, m( j' I5 L& q2 R; Z
16.         free(frame);
    # h8 A9 Z! s3 r. t  p
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" \
   ' ]' ?8 i9 W" M. P5 `, D
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   / _$ f' \8 w2 v3 B
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
     D( t& ?) t! h9 M, R1 D6 t) t
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   # H6 h2 ]% ^0 O' z
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    " Y* P% O; X" I! O+ V, O3 t
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & ?. v" C. Q: }
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。

  ^) E$ Z+ b+ D+ t5 `2 x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)
   ( _9 _$ U( `) r3 I/ }
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   9 z/ B) C1 j1 g# F" N
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   ) Y5 s8 c5 o9 U$ ]' F
8.     }
   $ W3 M. X  ?0 F& x
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   " B, w: n2 x9 e0 \9 ^
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;
    ; q- l' S; p! w; H8 M
14. }

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+ _1 c. [$ ]; o, j7 B; 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：
  K( t6 t4 F! |- w/ m7 p

/ A$ T4 }2 a1 v: G- s; M7 U

1. while(fend > 0)
   ; B& R* P* L' t8 A. G3 T
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   % v4 d+ D4 ^  L/ e. t( Z
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   0 O3 P0 E- [+ w
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   + z$ B' W$ }0 Q% o2 P2 @
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   6 e- h8 |, ?2 o" T
10. else
    
11. {
    8 N- M! \' Z1 F) o3 |. c) ]3 ]
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    9 Y3 |! \3 a! U" v7 r
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ! ~! t5 _7 j+ |0 F* `
17. if(sendbytes == -1)
    , \( K6 A& u' U! y0 i! b- }. |
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    $ `- Q' k6 v4 x8 B% X
20. return -1;
    
21. }
    9 d( M& u% @2 p8 X% I5 T
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    6 y( ]" H. W! C
25. }
    7 g& ]3 Z! u0 V# T3 H6 N+ a
26. }

复制代码

& C0 N8 J0 o, v% b3 G1 ]iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html