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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1 Z* w( m9 s5 Q# ?0 L6 i$ z; ^

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。

% b/ `/ u5 e  \" b0 ?/ T1 `

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。

  
  ' @" v/ w  m! p; m* t% _

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);
   3 |4 R# Y# |/ v/ M
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ' H' C+ p# t2 p' _# p1 g* C- l6 ~
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   7 |, r5 D  j$ W' b! J
9.     int ret;
   * Z' f+ \$ ]8 j( K
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    8 I, g- E- g4 t6 x$ S
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    & z/ r* F" p; D$ J7 v# C) D/ y* S
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    4 ]) S0 X' b; B4 t; L
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    . d8 Z& f! \' S1 y0 @5 \/ R
24.             return -1;
    " g2 _0 f* @* M" H' H- M  N
25.     }
    4 |7 `( N3 e* k4 p6 E4 }2 G6 U
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ! d  k3 @( j5 t/ h: L- _# }
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);
   0 y1 w* ?4 Y1 L& |  |
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   ! B( ]* n/ Z7 u0 A1 k  i2 w7 l
4. 。。。
   4 r: u  b" V2 Z4 B% a# {
5. while(1)
   ' q0 V3 s4 |5 b) S8 z/ r/ B
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   6 g( B: ^/ `; a
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    9 Y9 z* S0 Z: W1 C  K7 u
11. }
    ) ]4 i9 M( w4 m' Q7 P; g
12. 。。。
    . D: R- E0 G- ]* F3 V- X
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);
   6 a. @. O  w2 @4 c/ r; e- Q
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[])
   
4. {
   + G) e- a+ E( l" B1 k9 S  A9 p' O
5. ...
   ( @& O& o2 i0 B. m
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   7 Y/ I2 K: k9 U2 d2 H& X- Y
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   7 B) w4 h4 p6 h  ~$ r* H
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   , ?( C# l" Z- _! A3 R' ]8 b; L* e
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    ( i* }/ r5 I( w, K5 E" m
11.     while(1)
    8 O1 G# f% l! n  `. D6 a
12.     {
    7 G% A8 P7 [8 s7 u, K$ L& ~! a6 P
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    - ^& k! x/ ^* U8 ~
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" \
   
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"
   
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 \
    * i* h, {0 y1 }" u* ~7 `
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    9 v& T3 H" T# G+ u
12.             "\r\n" \
    , L8 h+ ]" p7 H+ U/ I' M$ |
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
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 v/ c( [& m7 x5 \
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)
   ! o8 i* X( r$ L0 ^2 y6 Q) r3 p" J3 i
7.             break;
   6 z/ l; V7 h' c' Y) ]& T0 P  k
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   4 P, N& U8 x, {( g3 W  j+ Q
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    & N2 R$ r& a6 x: O
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ; S! O9 k+ u+ z: d; c/ ^4 U7 m
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。

$ Q9 g$ [3 U6 g, t3 S# F

8 X6 t8 r% s7 q二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
0 A2 z' g# p& o: L2 N% b

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   8 t0 [( N* B8 ~( o
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   : ]" J+ ~+ U9 P; {) T# n
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ! r% {1 v& ^7 |2 ~6 Q( [
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ) Y4 Q$ l7 n$ j6 r% K
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    & C- q$ |7 E) z3 {% o0 X, ~
13.     return 0;
      e& o' n( {% d! _* M+ z& f! D9 f
14. }

复制代码

' A# `/ B2 B, f+ U5 R/ s  u) V$ e" G
0 \# w* Q5 k: a" n- ?1 |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 w- b, `+ e" k% E

1. while(fend > 0)
   0 A% X2 b  k) O
2. {
   6 F1 m, p# B& Y# S# s, _. [
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   2 G0 P9 \0 n6 n) H" t
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   , a9 P# a, Y5 H6 b" x* K: V6 {
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ( Y8 H7 f- Z. f, G
8. picture.fin = 0;
     |$ [% W7 M, O6 g+ Y
9. }
   
10. else
    0 u# ^1 A5 M+ t  ~- J# I% h
11. {
    5 `: v3 Q# l& Q; y2 G) J
12. picture.length = fend;
    " q9 u8 d9 a; `5 ]0 u
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    9 `0 r' ~; w3 f
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    3 P* e% w$ ^/ L
17. if(sendbytes == -1)
    ; J  T$ j9 i/ d. E+ R
18. {
    & f% P6 a5 _* I' r, _8 X
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    $ B% R- U  C5 |  }3 [' F
22. else
    7 a" I0 T; w/ _9 {
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    0 F' r* F: F  A" C& U
25. }
    6 W; \$ W5 o9 s2 c  _7 V# |2 ]) t
26. }

复制代码

& l4 s* p# w5 J% m' k
) g- `& t5 ?6 x) t! _6 s9 ?

3 J: q- F+ k' l  R2 f: e) Z! {iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html