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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9 H& F( \( f3 a4 o* y0 z! 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

8 _* {& d! c3 x  d, c1 R

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。

  
  8 `; Q# G" T' w; i, P" s

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
9 Y  S) n. ~  ]% l

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. {
   4 p+ ~$ _( d# j/ T/ {; D7 @/ v
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   7 |  B; G5 }+ j; x( |  |( @
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   5 Q' {. L& ~$ ^; u# G# I
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ' s% f: h2 Z) {. \9 w- D% f* B3 h$ x
9.     int ret;
     Z3 D' f( L/ z; m+ n
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    . |& F- K. h& n/ y8 C; \
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    4 x. o# n% j1 f! m  y
19.     }
    * H7 Y% S2 J8 ]0 b
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    9 _- V% ]1 o0 m( H9 t: G# n* x
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    % k5 g: k; ~3 V( j, Y
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    + O) H) w5 G8 V
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ( Q% S) ^- ~9 J6 D7 B1 k
27.     {
    # k8 G* B, m$ d" b
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    2 l$ g, [) b, Z/ T5 l# E0 E8 E
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   , E+ X# q  |* r, q5 G- W( z
3. {
   - |$ `% U( T6 {+ ~/ w
4. 。。。
   
5. while(1)
   # i5 t8 q7 H4 a/ D1 O+ F2 a
6. {
   " z; T9 `7 m) r# s
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   ; R2 }" b7 @0 a5 f1 e
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ! x3 Z# K8 S( d8 q
11. }
    + K0 i. Q' P6 T
12. 。。。
    - N; W" ?5 `& H9 i, g# t8 F
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;
   3 V: I6 _7 [9 J4 |: T
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;
   & B2 X/ V: C1 G# d5 c
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   0 l1 N. \' p$ M3 {
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ( b  I% q  \: z0 ~2 T
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   5 o7 ?6 g3 z8 A: J' V! U2 }+ S
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)
    
12.     {
    - Q: p1 x7 |5 r' {! T1 e8 s
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    3 s4 ^% S- u3 _0 t! _7 C3 l" A! b
14. ...
    - P, e6 I- w$ l9 J+ N
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" \
   $ N8 J2 R( n" V* h3 j1 g5 f. L
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" \
   & W, ~% W6 f' [( W9 N
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ! Z5 }) j3 P& a  Z( Y8 i
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   # F* c5 u& q2 }+ ^# R1 t" y
7.     printf("preparing header\n");
   ; [0 V" ^" D2 m
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ' S" l" C2 r  k* V( I- \8 |+ U
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    * t% q  h/ i" u+ x: ^; I$ u# t
12.             "\r\n" \
    2 \! Q1 e& J4 g2 u
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % p2 N3 _6 r1 n( x9 c' Z
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    3 |% }8 H' T+ `% ]0 E6 J* r
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" \
     ]; M0 B6 \" j' C# T% d
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ( ~) @* N# @' A) w7 @% ~
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   + |  I& O; Z. z! k6 ]
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   4 O' e+ |/ f( ?, G
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 s' ~+ Y) O6 d& Y3 d
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。

; k- Q0 Q0 x& q  K二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   ; W$ T2 F% t* s  p4 x1 T5 ]9 n
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   1 x: y$ p+ O+ f( _- W, D
4.     if(*socket_found == (~0))
   $ m8 b  E- m: h& A
5.     {
   ! T# _5 j4 y# \5 W, v
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   $ D8 q# f9 m' j. l
7.         return -1;
   & q# n# W0 E0 Z5 [5 N
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   6 g! h+ e* l! Q
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    : [3 G+ ?$ X/ ^7 f) _9 K
11.     addr->sin_port = htons(port);
    % q5 j! n/ F0 C1 ]
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

8 L* [- T) k* d( l& z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：
0 Y# r( I' X1 D- e

+ o4 }* R! B; a$ m! j

1. while(fend > 0)
   
2. {
   " `# O  N. x; l+ _; m
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ( n3 f5 y6 G$ A4 ~5 E0 b
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   # K. N$ l; K$ ?* C( k) K5 |! w
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ! @4 X/ a/ k) _4 j0 J. F8 j* v) R
8. picture.fin = 0;
   
9. }
     h( L4 |6 W1 X
10. else
    
11. {
    , \  R5 M% w( Q- H
12. picture.length = fend;
    
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);
    8 ^/ D* g1 Y  s5 @2 t: W
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    & E7 o" E' Q1 l
21. }
    5 ^5 O# o& }3 w9 f9 @0 U* L8 q
22. else
    % o/ X- b: G: O! V
23. {
    ; ^1 Q0 p, T# E8 ]+ ^; M& F
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    6 X- N- A5 m/ y5 j" \9 {
25. }
    
26. }

复制代码

, [' I9 W- U# ?7 h. G
4 n7 }( c6 O: W6 K6 r: p; UiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html