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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# j% m% i  J' R: h1 ^% R+ {  v

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。

" c" B1 {! f& K) w

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。

  
  : {; a" M7 q  Q# E

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。

* _) Y) l: h- |6 V& @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 ?+ @1 |  \& ?( J
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   % d5 J: w- {5 G8 u$ n. L; U
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ) ]) n* _1 y+ K5 V
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   . J1 p5 p2 B3 G. L% m
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   3 n2 ~+ n' r- M
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ( ^  |- }) i1 `( y9 }' f9 m6 ^$ c
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    6 p' t% }' z* w* A( R" w2 C% A
13.             return -1;
    / C3 N1 j9 B8 j, t# {& ^
14.         }
    
15.     int on = 1;
    1 e% K. T% x  ]
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ! @  V  Y) S, m! C
17.     {
    
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");
    / [! k% B! ^( M2 q7 u
24.             return -1;
    
25.     }
    ; D, F5 [) _0 N8 }
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    % G8 L9 U/ Z% S- G# I6 T" ^9 n( i
27.     {
    5 {2 F  Z) u+ F4 @# k% h; _
28.             printf("Listen failed!\n");
    " V( L- \0 ?. U# ?
29.             return -1;
    
30.     }
    & t8 G+ s( o- d& u; j0 D
31.     return 0;
    , m/ c" Y0 c7 q- ~% z
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 c$ _) V+ p8 ^
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   3 E5 m' k* q, [+ b3 s5 P4 }' Q
3. {
   
4. 。。。
   * g3 t7 M# i: b3 I2 @$ K* I2 q
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");
   - n8 @0 w& D4 W3 o0 k% N
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    7 ~  L; g% N0 f- c# M) U
12. 。。。
    & j" o; D2 K4 o2 M( 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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   # a$ {3 n/ i) `6 F# t
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   3 d, Z" ~' F& @% g1 {
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   * b% h2 H$ o4 G0 O1 P' |/ Z  i
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[])
   
4. {
   # ~# R! h3 ~6 T. N
5. ...
   % F2 \0 e% G. w
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   0 n1 l, G0 o3 Q5 N
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);
   0 w' b* s. Y2 M! |+ q
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    + }3 x$ J. f( K( a2 Z% b. N
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    % `( o; D. I. N* W% v. O( j! h. J( G
15.     }
    1 z5 w2 `6 y8 _+ _
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" \
   
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   0 |4 o) j; r8 |& n! M" j
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" \
    
12.             "\r\n" \
    # G" A$ w( B1 ~2 c, i7 X
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
      m- ?; g8 ^1 [) k. ]0 \8 y
15.     {
    ) u: n. {/ }9 o( B% h
16.         free(frame);
    7 c4 b" p( B$ ^( u
17.         return;
    4 V- i+ K1 G/ M7 [
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" \
     W& m+ h0 L. ^0 |1 s" ]0 @: ]6 s
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   : B* K0 C7 _- b2 w9 M
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)
   , w( T3 d2 B) A( s
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   4 y- {, I( k% o/ X& ^
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   9 y. B9 \0 f% ?4 _: f, d
10.             break;
    $ [1 ?4 ^- ?9 H  y$ s; L/ F
11.         printf("sending boundary\n");
    8 O/ c* [, |" t- \
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。

4 _: w. V+ i. @  B+ L  l

- s+ }( Q, K( y( m二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
9 z% _0 x7 y5 n% a3 b+ }7 t/ n

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   ; p$ }0 ?. }8 N3 W8 V
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ) o0 d6 S6 a! P
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   ) J( Q( m; C; v' ~$ J* R
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ; }+ Z3 p, E! @6 w. J1 {' g
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   . u' f) w2 R' K' x9 c5 h+ s; e8 B' _
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ) v; D& h. z) @% w+ P4 j
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：
+ r' H" f5 w; G/ r' R3 s7 d
" g7 K6 x0 i; H, f6 k( Z+ L7 ]

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   0 _6 _8 E6 Q" ^, u! q  G
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   3 j7 J! ?% M2 H$ s, E. M
9. }
   
10. else
    & y9 z9 S) [9 z" c+ A4 \4 A
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ( ~4 s9 _2 t' s. k, @+ n
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)
    5 T, f: l3 |- ]% i+ C
18. {
    . L' [4 p( V, y$ `
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    3 ?" a2 h. J/ Z( z4 \- g7 `
20. return -1;
    . a: M% _6 \5 x) Q
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

( t4 M" v, |9 D

' r+ z) r$ l$ V# l1 [! u! OiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html