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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. k; }) ]+ K- h  r5 C; z3 A

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。

) Q" a# O0 |. ~6 c& 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。

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);
   ! G" N  z- U7 s1 c. Q' X! g
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   % d; x0 w3 N" g5 Y
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   0 x% W( l& `+ i# L% V
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   # y) H4 H  \" h( O' ~
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    9 c$ h: G$ F- t7 @/ W5 o
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    ! T( N/ d2 T' u7 k$ Y+ S
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    + F. H) F) ~" h: K5 g9 B, H; a4 V
18.         printf("setsockopt error\n");
    " f. y/ A* l" w$ `8 s; Z8 z3 u/ _
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    $ |3 W( p, @$ R! m0 Z% R
21.     if(ret == -1)
    0 R4 F9 ~, [' B# }! j. k- e4 i; U4 D4 z
22.     {
    - M; }6 J/ U4 R
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    9 B  A: ^+ O6 N4 L! Y. x
24.             return -1;
    
25.     }
    ) y, }# T, f' |% ~5 X) |
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    $ r3 e( T% s& u6 e* d* r) G
27.     {
    + T$ J% i2 C( `& W# e' y
28.             printf("Listen failed!\n");
    - b6 w# L0 j8 a( o) i: K
29.             return -1;
    
30.     }
    1 y' ]+ F) |  P0 ?( R- Z1 O* A
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);
   " f  @* g6 \/ U
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   ) e. r2 ^. l7 a# G5 n
6. {
   % N5 R' O: U. S( s' ~# _# W7 ~
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ! O, X! }4 z' b- P
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    & }: z) X: S6 s; Z) l
12. 。。。
    : S* u5 S5 i. n6 y- }; b
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( y1 Y( G8 r" j8 r) K( z
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
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[])
   % Y  O1 E2 X  k% A) Z, e
4. {
   
5. ...
   $ D  z$ L7 e; e& z; c
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);
   7 e! N& @* n; G  ?
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    8 f% t* |' X& {# o
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    4 c) N: ]! e: a4 _$ T, \# @0 ?
14. ...
    
15.     }
    
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" \
   0 V8 }3 i* U" D. Z4 i- `
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   8 j- C( o0 I+ A5 z2 u0 q
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ) F) |' ^! V9 A/ r
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   2 v  S- p* t/ e* o1 t1 v5 a5 n
7.     printf("preparing header\n");
   8 t: K: N* w0 ]
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   1 d/ d" c/ c! f5 J) u
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    7 h8 X1 N/ p1 U7 V; x
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    % V3 t1 M: \/ U1 f# b
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    6 ?( e5 _) {4 P0 Y. o
16.         free(frame);
    4 J0 B% u, d3 ~8 V3 j% l
17.         return;
    # j, a# C* S6 ]3 c2 B5 U& f3 ~5 G8 p
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" \
   . f1 v) y% @- h# L' I6 a6 C
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ' t0 w7 ?+ R% R3 s! {( F- T; j2 m
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   7 z" @- ?, I* y6 _6 S# Y5 |- U0 j
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   8 x7 Q1 t+ H2 L0 m4 b# ~3 _
8.         printf("sending frame\n");
   & g3 K( b, S7 g! l
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    5 I9 h& q1 f7 N1 H/ o8 y* _
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。

" F4 Z0 r0 P3 ?& Q

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
: ?) S% g% v1 z- ?% K" J

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);
   2 ]) v" Q" t1 M- P% L8 F& K
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   ( L1 o" N) F! u  ?1 ?
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ; {9 r% C9 L$ ^, O* `2 K4 _6 j
7.         return -1;
   
8.     }
   ! m: E* l$ E# y, _
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    0 {6 A' ]/ o. C: i- C0 k; Z
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    ( C) M& g/ ^! A, q6 w8 H, C
14. }

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- {) k7 b6 L, f  }9 j% _) ]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：
% L5 Y0 B3 N2 D4 V
" G$ x) ~( O- _9 E7 |! U# g

1. while(fend > 0)
     T  D: i$ ^1 t
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   + f$ `* q% G8 M  U* J' S
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ' x. H' ^( `4 V7 p7 O' Y
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   $ G; @' b+ O: M
9. }
   3 s( e' k3 s: `1 p' G+ K& W
10. else
    " Z' [) }$ t* c% ~# S) ^4 x
11. {
    - b: C6 h# m0 P, c
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ! N% \, l0 `, z5 a2 R, T8 ]
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    5 j8 _4 w9 D' a* a: S5 d9 D
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    / `8 y2 y  y  u- ]5 a' N
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ; i. d" y+ s+ K8 M
20. return -1;
    
21. }
    # X$ y# B! w% z( x: C8 b3 n: V
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    1 L' Z7 H4 A0 F" B( {; d3 l9 z
26. }

复制代码

& P, e0 K# ?2 p6 v1 g# W# tiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html