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

+ [- R* T' Q4 A! E

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。

5 N! \  h* T# t/ B

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)
   
2. {
   3 o0 E1 n& L+ g: S8 b; z2 a
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ' n" y! }  k  h1 U0 \0 P/ Q$ K3 w
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);
   ( I: b+ ?! ]& F# P9 n# i
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    9 m* q  {4 P8 |7 E( @# v$ P
13.             return -1;
    8 S# `5 @. @5 ~% p" T6 I1 _
14.         }
    2 L2 m' |. ^6 o5 s) y
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    1 J+ Y" _6 J8 N8 f+ r  w: M
17.     {
    6 M% ~' A; [' c" k& c
18.         printf("setsockopt error\n");
    6 R: N  {+ |# J& z1 G  x
19.     }
    + G1 E0 H' I  Z
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    2 G7 a9 _% G, y( t5 P$ z' j) A. W
21.     if(ret == -1)
    7 v3 Z, t! p4 s; Q6 E) Z' ]" l# m
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    + \* |  V1 W) H% o( D1 S* Y+ y
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    " }3 W3 F4 d: I, m
29.             return -1;
    2 Z* q0 f! y% e5 B
30.     }
    & Z" b" \# N$ }& ]
31.     return 0;
    4 ]6 F9 H* a/ ~
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)
   - e6 M9 Y  y9 v8 t/ H  m
3. {
   / T' p4 e( g& v/ A1 {
4. 。。。
   + B$ @6 J3 }- p* J
5. while(1)
   
6. {
   ) v5 g" g6 k. T; U; @. v$ B1 X: R! q( P
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   , z$ a$ t% S& K/ T
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   # S& H0 f, ~5 h3 e4 o! Q9 I+ c' Z
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    , D) x# b- b# n9 B5 C! r+ \
11. }
    
12. 。。。
    ' x2 M% @( L1 d) C( P
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);
   5 v4 [9 y2 f4 |$ N9 K. f# c6 }+ x
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   " p( t0 U% O1 a' P- a5 F5 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;
   $ r) q. R; O& L, E
3. int main(int argc, char* argv[])
   5 ?) k% ]0 X4 \: N% B5 J( B1 p
4. {
   
5. ...
   7 w+ O, K' W4 q2 O% T& y, n
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);
     N0 _  X5 v0 A) A
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    - @- w' Y9 E3 y
11.     while(1)
    ) x" n" m* ]; N. M2 H) {' K
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
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>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ! R& O! s  [; y9 n1 t
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" \
   6 ^+ s3 Z4 x' X) K  i
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   # V6 Y+ p' d' J1 I
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   - h8 c/ [- m# m, S* y
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    & g8 P- Y9 z- _, y. q1 G+ S) P7 q
12.             "\r\n" \
    8 q: w0 X2 \/ N) j0 t% Y  Z
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 ~1 j2 ]4 f7 S2 ]3 ~$ p
15.     {
    ' U# v3 H% N1 @' Y2 Q  a* J
16.         free(frame);
    
17.         return;
    * |, W  W4 B: \4 x1 p; 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" \
   
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;
   
8.         printf("sending frame\n");
     h& ?" L+ G0 |
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    1 o* {( `$ {" w2 Y* e- T* L
11.         printf("sending boundary\n");
    
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。

) g% U6 G1 `' j0 B- N4 B& K4 M

0 @* ]! }. Z" A1 h6 A8 K3 ?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)
   , \0 Q0 f& h; @+ G  y  E3 p- {
2. {
   1 K& f9 H' Z4 L6 E
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   8 Y- O. v6 G1 Y% e$ e2 A" H
5.     {
   : l  x0 @+ o7 U% }- t+ _, h
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
     }: K# e: b! g: B
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    9 g% U  X8 h4 N$ T
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    3 i5 }% s+ f' }7 L9 d$ j. h
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：

: c; X% ~! V+ r- B$ Z
' i3 Y' e# N' m2 \

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ! o  V4 p+ _- T
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   # Q/ z- v- |6 A. p; ?6 T& d# l. x
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   * q; h, Z8 Q  W  v0 v
8. picture.fin = 0;
   1 Q. @2 y( }( S( z+ Q  }" S% [8 x
9. }
   . P# C9 u' }$ W1 d
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    ( b  ^0 b% m# f
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);
    3 k2 E  K  {6 R
17. if(sendbytes == -1)
    ; s" V! E/ \6 h1 o5 r6 p
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    3 m- t$ I, W* Y# i& w) S
21. }
    ; w1 Z" r! z0 F5 d0 M3 b
22. else
    
23. {
    $ O. D! q' a) n8 J% M
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    . E# V/ H0 j% i  y0 ~/ P; l
25. }
    , ^: B+ }: n/ t* w4 ?, n9 m
26. }

复制代码

+ Z9 z+ q  @- K; \

1 M% {8 v6 C  D0 b% L. |iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html