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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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
2 r7 f) ]  X+ m: _
. u0 E$ n2 L# i+ z1 e' I6 }

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。

4 m7 n9 P8 r" ^% T+ C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;
   - R3 z/ s; M" u  w5 f  L- E" j
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 h' k4 T' A( g$ j# g2 E
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   : [+ J& h  ^; t" m. z
9.     int ret;
   5 i( b# B' `8 t" w5 |
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    - E) [" C6 p- M
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    ! S8 b& y- {0 p- a
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    1 Y. V& w* t% z" f! _* U
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    4 b8 ?+ U; B% q1 ]' ~& g) q
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    0 j/ `. z; h; n/ ^2 U
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    5 ?& H  }& b# [
25.     }
    9 B2 n; R- F1 q8 ?/ c2 A" }, k1 Q
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    " G% B, ~5 q8 W9 M& b' G
31.     return 0;
    $ Q% X; F0 _: `. \* B
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);
   * y! J+ _- k8 t7 }/ ~8 S
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   & o3 V) G7 @+ G" ?8 E8 k
3. {
   
4. 。。。
   % q7 G) s4 |$ M$ J6 [  [& b% g1 u0 }
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   & V6 q, _0 l0 ~2 H' P
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    6 C* ^2 e; S$ ~1 u
11. }
    , n! U) v  n9 z0 g5 v
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);
   # c7 W* K9 h3 }; {8 y4 f. ~: k
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   * G) l. Z* k+ \6 S: u7 G
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   3 Y$ ~& \, \) h5 \4 X" j
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ; @" C1 c  L  ?0 [+ |
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;
   0 ^1 [3 a) F  ~2 z. {. o% F( W9 [
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   * u& p% v" s- p2 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);
   2 H: Z5 Y$ w7 O% Y' W
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    + M6 U( J) h9 F' z9 i- K$ F8 F
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    , j) ^# w. [0 O( G* m! Z/ O( e
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" \
   ( v5 I; _7 k5 C* v( Q1 _; B: Q8 M
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   & U. K% ^) p  ?& E' Q
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   # O( b8 f1 E, t! N' t; _/ g
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   2 i* x, t* w$ n) g; r. R
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   4 B8 D7 z! q. t  q
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ( I, P" Z) r: W& r9 p: d
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   / G8 r* O7 f. e. a) H9 Y
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    9 J9 ^3 B- k. @( O) {9 w+ P
12.             "\r\n" \
    / n; `0 y6 t- }( A; d, U0 F  u
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; @  _7 H9 u+ B- |  w. g
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 W3 R  [- Y/ F9 m- v! }2 i
15.     {
    
16.         free(frame);
    6 V2 {; }6 V- j1 q' G% 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" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   . l1 c0 ^# y5 ]* k' x$ `
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   + l( E# W1 d# a/ |
10.             break;
    9 u% q+ R8 J6 x! J: K/ V% b
11.         printf("sending boundary\n");
    # e/ d; a& Q# k' b! l
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    - R; e3 F5 N, O% C6 e, A& N
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
      N% R+ r; B0 P: m, G
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。

- }1 P" T& y3 V. G4 \  }二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
/ `8 I% ]- K3 p) s/ J% Y7 `- a

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);
   7 s: N* |7 p* P
4.     if(*socket_found == (~0))
     V# N3 W* Z/ m: j- U
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   7 S) X4 |4 c. D' v9 P1 A
8.     }
   / m5 V) R* r( t; [$ w: H# v
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ) h# E* W& Q9 z
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    , P1 p9 V# N. }; M. k: E, A) Y
11.     addr->sin_port = htons(port);
    % ?3 o: ^( E- F+ L* b+ ?6 X; E
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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/ D0 E) s/ c  F) N3 Y
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：

1. while(fend > 0)
   
2. {
   1 |# T4 j7 v. S; c* K. t
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   $ A% Q* w; A! E2 q
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   3 I1 i4 M" M' @
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   : R3 Y& ]0 K$ K8 _. g6 h: y
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   : W! f* c/ p% Y: i5 z1 p0 S4 K7 z
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    2 A. \. Q+ C: R7 \
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    * E! }6 a  d; J) e& k
14. }
    8 |' J+ B* @4 y$ _! }, A
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ' f3 o/ D% n3 u8 K
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ' `- ?8 w$ w, s3 S& f' T
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    " E7 v! x& A* S7 U7 ~, W
20. return -1;
    
21. }
    9 N2 J4 N5 @! v9 g  e
22. else
    - r! O; Z5 O  I6 \
23. {
    5 B* z" p7 [; n/ y
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    # G& b6 a/ [: t6 B! h
25. }
    % R1 S) ~, b  M& v1 G7 R2 W
26. }

复制代码

1 \9 m2 M! a7 j
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html