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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6 E0 V, G2 m" ?( ~3 P4 b

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

0 t$ A" A) ~! R1 R1 H4 H" y0 |2 o

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 ?6 z* e' V% r: m. _7 v

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。

4 k) b$ X$ P( x9 @一、HTTP网页服务器
8 t/ q7 D! I2 M$ n, P. x7 y

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)
   0 N( B7 V' G: P2 O+ p
2. {
     X% k$ p1 D! L# D, _4 o
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   8 @8 \! w& ?. E3 {9 v
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   - T# x6 X) v6 R: I6 g+ b
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   & }% T8 G! a: P) x; t3 }
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ; F& W, }) i' g, U
11.         {
    7 g) v& c5 N- H+ H- W
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    5 D: H' t" v  R4 d  A/ n
14.         }
      f, M, ?7 g" @: G( }
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
      D: F, k- }  \6 |
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    5 ]& M0 U0 Y  q/ `; n9 h
19.     }
    9 b" Z5 N0 z" v% v1 }
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    0 y1 o# Y% Y  L9 b& u# J$ T( m
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    : k9 m- z0 j4 c* ]$ h
28.             printf("Listen failed!\n");
    - |$ D/ [: t+ m3 }
29.             return -1;
    * {( R3 g; R% W  @
30.     }
    7 n7 ?. e; u) r( v) T( d+ U' C
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)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   - o: }, w2 Y4 D0 m
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);
    ( x/ U5 e# ^! h8 |+ j' b
11. }
    : M3 X  H' \( p2 E" |1 q4 X# u9 L
12. 。。。
    
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);
   ( F+ ?" [3 d/ B0 ?9 v4 m7 l
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   # A3 D( J: w" F
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   / R, b. `4 A/ q; z; j: J0 m- `  m
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   - C- W, G, |, Q* H+ x
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;
   8 _/ I3 s$ Z4 J; e  ?, E  d3 W0 J
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   1 u# r/ G) L% R- |$ P8 }+ r
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);
   % s7 }, Y8 {/ e' B& ~, O, S
10. ...
    . C# S- T' n; V7 |0 x; ]2 Y- I
11.     while(1)
    : H8 _# _: y0 l' U% h! u$ o
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    2 R+ }$ P1 m- p- d. P$ a. B, e
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" \
   ' I) ^2 c9 \' H! K: I* O' a
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" \
   - `! P/ @, L2 \3 D5 R: F, q0 V
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    ' W3 G. m* `( d
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    / h, {3 n1 s1 n! B! `4 t
12.             "\r\n" \
    
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" \
   ! u0 K( ^; I' E/ _' F
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   " p4 N9 @$ ]% V) g. E# s! ]4 u9 s
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   8 ^. O. g* X) ~* M; P6 Z
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   1 N. ~: H3 w% X' h3 U# \1 g
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   7 I0 x6 i8 M4 ]/ F1 w
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   ) T- }( {  O% g7 c5 ~+ q8 b9 a1 n
8.         printf("sending frame\n");
   " L2 q# \/ \, O8 x7 [" }. Q; b4 K9 G
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)
    
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。

  @' D8 v, T6 F2 {- ~. x

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)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   4 k( C9 S  A( m8 v7 i
4.     if(*socket_found == (~0))
     U3 _/ b. M) M! P
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   # a* r/ x/ _2 k/ t7 O# v: C
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   7 P. J( R+ B0 d8 G
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    * r+ I, g! h7 j* H" s
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    " g, W) S7 W/ R& N3 D  J
14. }

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3 g! g% G& p/ D6 [4 ^, l" o
5 ~2 Y. U. q4 W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. ]/ t, A1 c

1. while(fend > 0)
   4 ~7 S$ r, I% C) Z, \
2. {
   ; N6 f3 _, M+ N6 s1 n: i
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ) b! ^" c9 E! v  x' ^8 d5 F
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ! E4 Y7 ?: U/ k" P
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   & M) T! |9 [) p
10. else
    3 w# f' }+ F8 `
11. {
    ) }' N! R  ~( K; R3 `6 Z
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    / C' |9 Z" _7 j- P8 Y2 Z# w
14. }
    2 O: c8 r( P7 G. y, M
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    0 [: F# b2 v2 `/ @3 M0 N' C0 Y1 z
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    ! d2 J' f4 e) h* B. N
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    0 r0 O; N3 S  s3 d) z5 s4 a
20. return -1;
    
21. }
    6 E9 \3 b# ~2 _
22. else
    
23. {
    : q1 H5 G. f6 q) T# Z  K
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

6 a, e- D2 Q0 m( J; e. AiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html