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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# p! ]1 ~  v9 M  [

, o) ]8 @& a: I. ~+ y3 v2 L

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。

$ q6 w4 E8 F" ^- |& N0 N4 a/ s

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。

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 k' J3 X& k2 U4 Y; ]  h* I
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);
   1 {0 m* L) E# {# i8 M
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    " @, T; _0 h! d9 O" V. ^7 ^
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    6 L. }% M6 I3 x3 @/ H. O' j
13.             return -1;
    7 E/ n: `% A9 v7 R
14.         }
    / g* N2 ?3 T; T2 c# W6 Z
15.     int on = 1;
    ( M- c( N$ c- t5 i  z9 S$ L
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    $ F6 ~5 H! \7 p1 }# S7 v; Z
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    8 C" s. {" k# M' m& q2 x, t
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
      ]# F3 O0 z  {( q) `6 a
21.     if(ret == -1)
    . r' y# w8 L4 V3 r- R4 H
22.     {
    , v4 X0 L4 f: ~, }( n$ b5 g
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    $ N" J5 q0 T! S+ ~' k
25.     }
    2 @' e8 X* {# \% A  W/ w
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    , V1 x1 W' L9 Q/ Y1 j
28.             printf("Listen failed!\n");
    / N: w1 M* r1 m9 n* G+ ^
29.             return -1;
    
30.     }
    
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);
   " e- d# m' U8 `' `
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   % W8 @6 m5 w. m8 m/ ?6 X7 l
3. {
   / U! U/ p1 P: X1 x+ i
4. 。。。
   ; \3 V2 g, }  g. {
5. while(1)
   7 x" U1 m4 N4 t# B1 N8 o" o1 P
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   9 a5 }) G; m0 a' G
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    5 f' R+ y; y6 r0 L, A, ]
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);
   / a# X1 d7 X" |8 x2 x
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   . j3 w# }' ]9 W; C- k* M9 G
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ! U0 ^2 C* x9 j2 A
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;
   5 g8 K6 w1 |9 N8 \0 a
2. pthread_cond_t pct;
   / E. h! b; Q6 G, H' l
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
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. ...
    , j4 V- _; [6 p, `- |, G1 j3 K
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    , G. b: j' c, E" [3 V/ ^
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;">
   : |0 h" o( ^- b
2. </span></p><p style="box-sizing: border-box; border: 0px; vertical-align: baseline; line-height: 26px;"></p>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   ) J  x$ `0 o# H( `/ s
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" \
   % Q9 i0 u' c- t, e( O5 L
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   8 i0 U! h9 o* i8 I8 h8 ~6 p  d
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
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 \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    8 a" E$ X5 P" X1 H+ R: P: L7 h% D
12.             "\r\n" \
    * W: x) J. l1 r: W
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    % m" |- C! i1 d4 d
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" \
   " ?( |% Q& |9 N6 m6 U
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   8 r1 \5 B: r2 {4 ~% W
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   - O6 k- a4 ~6 Q. t
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   7 m, s# L% D# {
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    & j8 ~. W3 B: p7 C
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>

复制代码

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。

8 Q6 T8 U( x/ H9 z/ S

3 o, R: I2 Q6 r二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
. d+ U: k1 Z- y- Q, @7 V

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   6 l: f" s0 d' N" \0 Q7 m
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   # r1 \$ ~# J+ U
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   7 U! e$ o% s4 Z. H  e; g% {) I
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
     i0 J, I  ?: k9 M" W' b
7.         return -1;
   
8.     }
   ) v8 Y( B  R+ x  N2 ~3 b* ^+ J
9.     addr->sin_family = AF_INET;
     @3 ^) K. h" K& R
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;
    
14. }

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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：
; P9 H$ w( `. @2 w4 Q. [/ q
1 s( e2 b: j5 `$ A; t

1. while(fend > 0)
   ( X4 j) z" j( z4 R7 V
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   8 `7 f3 i/ P/ Z  `3 z
6. {
   & x! F6 _2 u& y$ X! o' Z/ `1 d% n
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    0 q# c7 Z- n, D& F
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    5 z# z6 J7 i- q% f
14. }
    " O7 r, V# p% W" d# r
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    9 k0 x+ l# F$ h4 f/ m; g
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    : ]- S$ q1 J" C5 p+ w
18. {
    , o/ M( o/ |6 v
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    0 q& R) l( A- u. ~6 i' U, T
20. return -1;
    . h7 U; E) I9 K2 F0 w
21. }
    
22. else
    7 p4 {$ n: H2 N* E, j
23. {
    + c9 {3 w& \8 }: R+ q- F# y
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ) ?5 l0 r% |) G) o
25. }
    
26. }

复制代码

! D* R) O  o1 _, {

; u  C+ a, x: W3 k
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html