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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! S& [* q& V: H/ x1 A, E) G

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
. q( {4 h6 k( o8 L$ a3 S
) _4 D; B8 H1 i+ ]" j

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。

4 y8 g2 z9 \0 N9 W1 A# P* i

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)
   3 ~7 W( A; h5 \$ [: T! o
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   " y8 n& l! _* j4 Z
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   1 `. u1 A' p' \2 S7 e) o
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   4 y  I2 _+ \7 T8 j, w8 E# i& h
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   3 H2 }* m7 |8 I. C$ E# {
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ! ?# @% P" t9 b
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    4 h6 u1 d7 I% a6 A7 b+ {
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    8 W' s, N% N* z( c! j. [
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ' N4 `9 j+ P2 B3 I2 ]# e) J1 B
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
      G; W; G' o- R- s0 ~
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    6 a3 Q0 k) V7 s# P7 f
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    2 d: G, q# |* V
25.     }
    4 V4 ]' ^7 \* Q) Z
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    " B0 h# u2 ^: n1 y) i
28.             printf("Listen failed!\n");
    5 j: \7 O; v1 j5 }, [6 B
29.             return -1;
    , S: g. J: h4 R5 s) p% n4 Q! F, o
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);
   # A9 F: ^' H7 t4 q8 K7 R
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
     K/ Q% d; E* ~+ }4 q5 P
3. {
   0 I9 h1 @2 m) p$ K  e- m+ W; D7 o
4. 。。。
   6 O+ ?- b& t7 J& J
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.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    . S% U- S# H; w
11. }
    
12. 。。。
    . S* E, P8 e: h
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);
   " C8 G+ Q7 f. S$ L$ c# b
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   9 U0 g: }+ q( [4 K
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   " _9 e. S) {8 F1 q( ~
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ( t( f+ k4 A/ w% t
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;
   " g( T& j& W* L' j0 t
3. int main(int argc, char* argv[])
   ' F$ R3 E9 I' _7 U" G# q- r) k
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. ...
    
11.     while(1)
    ; Q+ ~6 h, g. y; u) v2 S3 n/ O
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    % z5 C( f( V9 r# Q6 g
15.     }
    
16. ...
    & X  i: v& h2 ^: A8 [) W
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" \
   
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" \
   - U. B1 s9 N' n6 ~! H
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   , K' |9 |: k# M; g. N7 t
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    / d/ T, \& Z2 |( n% _( O
12.             "\r\n" \
    9 X* W) }: x  F/ \( p: P
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    . {7 e3 S, |+ \, z% J4 G, l, P- |
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 w: [+ V3 k* M4 R" m  C
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    * H- c. \; o; t; }/ F6 `
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);
   0 U) y# A3 c) r9 z
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   % k" J) T4 c$ u* `5 s" y+ V. D
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    4 a1 y9 e6 x; b$ ?9 ]& E
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , A5 {2 H: T( H: X& I/ u
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
# d& S% j$ V5 P/ G* a$ Q, ~

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   3 P/ B) Z: {2 z" z
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ! Y1 R: y2 H! D  V
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   ) V3 \& B! i) p) J' T
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   ' b: a6 q* o- Y( E5 H
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
      s2 ~; H* m4 f- _
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    % s; y% U# |* L  T* A
13.     return 0;
      ]5 u* q- q. V- t( K, ?1 n
14. }

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0 X8 u" R* H. \3 \5 O; |
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：
2 B7 U: [+ c" ^( m- U* f0 A) O
8 m1 D" v& J: z: o, H) y+ t

1. while(fend > 0)
   
2. {
   + \% ?2 V: l5 R/ T: l% e
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   / J1 \$ e4 V+ W8 o2 S6 f
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   6 B. i7 l* r$ n/ L$ l& [$ ?' \, `
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   1 D, I" _! [" S; N7 |2 I2 A
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   # O! v! N& }2 Q  P1 [
10. else
    
11. {
    1 e* g& [& D" L, L9 M; G5 P2 w+ n
12. picture.length = fend;
    2 i# g& x$ `" }, M* L" t- k* ~/ a
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    ( i9 I9 M# _  x! h' v
18. {
    2 Z  F# Y, Q& |* ~
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ! ^) }( A! ?' A/ b, \% s7 t
20. return -1;
    / }% o# e/ u+ p2 `+ O1 a6 B. E
21. }
    ' J- Q* f7 O& t$ w, ?- T% p- B. h$ w* p
22. else
      }3 A5 i% I5 o  {! O; x) R
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

: f  j# [' [* E$ ]9 W; V6 eiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html