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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; w0 d: N. T5 J" s

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。

2 z6 u% d' E/ {8 T( r4 g. {' ?

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.     struct sockaddr_in servaddr;
   . ~# D& ]( Y" k
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   . d0 s8 R0 z2 V2 _( |1 O: h& T
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   8 p1 ?; \# Q* r$ k  V5 P
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   # W# X5 d1 W; i5 k
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   / p. ^* a9 d( S
9.     int ret;
   ; e/ `$ i0 B' s) r0 B% t) p0 l
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    - Z( M8 J, k$ p; t
11.         {
    2 }/ m% c- K+ y0 ^, f/ U+ m
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    6 m/ C/ d) s9 R* w0 _5 W6 h3 M" c- C$ i
15.     int on = 1;
    ; x* R7 o" ^: i$ L2 ]% F+ q1 p
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    # N  P+ Q- e( D( N4 i3 L
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    1 F: L0 v/ |) ^4 ~5 S: }
19.     }
    - p6 T- \' }) o7 r0 E/ z6 ?
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
      y2 o) h4 y$ ^  _/ x
21.     if(ret == -1)
    2 R/ C! g  w  F' o8 E
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    - X, {4 s3 _% p5 ^8 M
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   
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");
   , |- {% f0 c1 P) }  e
9.     。。。
   0 i. l( z: b3 z
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ! X9 U5 |9 D  b! Y
11. }
    1 P% p/ `& y5 J, Z0 l8 T- i4 Z
12. 。。。
    6 G: a6 x# r, e! x  R
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.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   & `" A8 d# U+ u
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   # n' Z, n5 C: v
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. {
   . Y$ F" n5 Z: H  s2 ]/ E; J
5. ...
   * @4 W2 Q5 S& W* Y
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   # {* @$ ^+ N' O) M  K6 P
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ; D( {# m" m- q& J
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   5 X. u' _1 d; t
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   * L" f- [8 R1 f% b
10. ...
    % T2 P+ i- w+ ~) O4 ?
11.     while(1)
    - W# ^* B8 M" `7 o% d) v
12.     {
    , Q+ F* `3 F4 I; V: ~6 Y" G
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;">
     f! l4 n* i# b4 K2 g
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" \
   " n  R$ d3 M0 [" `  N: l0 n9 J" b
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   1 j/ G6 ^) D4 A4 N. l# k7 s
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   # e6 W) g4 ^& g
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ' |7 @1 L. ?9 w  n8 H# v
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" \
    % n- j. V& N& q% ]. n, s2 q
12.             "\r\n" \
    9 _: f# r; {" u0 u: p( J$ v1 c. f$ }
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    # m* f/ ~' N$ Y( U! S) x
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    * b0 I0 M* W" ~# @4 _, ]# M( U
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" \
   ) q4 L5 v+ G/ F9 E! i! _" Z: A
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   - a- y! i9 o' t! E9 Q
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   3 v" B% S; k6 }" k
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   1 w9 I2 n0 @" P" \) z
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   ( S' C. `% S' j7 ^: a
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    , M! m& i/ @- g8 e; K2 [4 ~
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    3 o2 L0 X0 Q$ y: F5 b( N0 a
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
9 Q. g2 u, ~( Q" @$ C! Y( c

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   ) N1 p$ p- ?# l. K; t/ b5 q
2. {
   / C( w5 W- o/ T3 I2 a
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   $ f* D- Z0 f- M: o
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   9 S& n# F2 j, N1 F" p6 i
7.         return -1;
   / D1 @0 s( \7 g* q
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   # G9 T, V1 B, K/ B
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    6 `- G  W: J% o: q! A8 Q
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ' a- D! j: D) ?$ E2 U9 P7 M6 x
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    8 v8 \! J( U0 U
14. }

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, D, x3 O7 o2 j' [
1 [, f& r+ [. o+ p! u: q% |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：
7 y3 ]7 k, `, J: J$ Y$ k
2 Y, J& \& Q/ j6 j

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)
   1 S, @8 c, z3 v- F1 P
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    3 e# }" `# L- Y5 n8 b8 C9 \
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    ) r. f' c2 r5 l; Q, g7 O& t
14. }
    : M+ _. \6 a8 T
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    1 ^2 C  ]+ W4 C: v8 {* G1 _! K  g
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    1 l% @' l$ P' Y2 i$ _
20. return -1;
    4 F1 \4 E# E9 T: W
21. }
    
22. else
    , Z. g/ l, g; q. p- `3 n& S3 |
23. {
    4 \5 `4 E4 n- T5 Z$ y' r4 [
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    5 Y! @' k8 {6 }5 w& {' ^! R
25. }
    ) U& I" B# `9 O' d9 O+ W$ V
26. }

复制代码

1 s2 x4 m7 R& j& y0 P& d, yiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html