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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  r3 A* C/ Q7 `+ p% @, M

% Z* R7 [, V6 M& h6 v) O

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。

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。

3 s/ \, O6 S. @2 y. b2 V% E$ G一、HTTP网页服务器
1 Y: _8 }+ C" ~

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. {
   : N; S- z) [3 P/ F
3.     struct sockaddr_in servaddr;
     X# R. d6 A) ~# u8 v
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   . n. \, f7 U: K
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   1 y2 U0 B+ ^2 i. F! k
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ' `# ^+ X/ a, ~2 {5 T( C! A' H
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   9 w" g$ l" D1 Q  k* l
9.     int ret;
   4 T% d5 V4 s" \4 J
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ) V2 G" j1 @3 `* j! t+ y7 H
11.         {
    ( P) r3 m( w# g
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    4 S: ^. B: V% z1 f: @
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    % L" D: ?6 r7 V" e
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    ' R$ P2 ~& x# Q5 z: X
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    # u! Q( w$ @& j
24.             return -1;
    
25.     }
    : i, L1 _6 T6 I2 k" n, @- |: D
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    # P# k& T$ V1 g4 p. Q4 o- E" u5 `
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    2 t8 S  x$ ?9 J7 v% z
30.     }
    ; n5 i4 [6 A# T' k4 e! C5 r% t6 Q1 k
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)
   , ?: j6 A$ M6 w) n" x9 d; V4 D
3. {
   ! P) Z4 i3 C) ~! b9 C) q( ?
4. 。。。
   ' @7 }' i! d, K+ O# ^9 l
5. while(1)
   
6. {
   2 ^  @! L9 M9 }8 {0 m4 r. n
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);
    
11. }
    
12. 。。。
      I7 Y2 G/ q  O, P. P2 g
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);
   " U9 f' q; E/ H
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   8 z' H) G; H" D( I7 m" E3 ^0 B
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. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
     U+ l0 K9 n3 u, k
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   3 D& D  U: k; V
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);
   5 {( s2 N% {& {, ^" K: I: e2 @
10. ...
    
11.     while(1)
    ; ]+ P+ r4 B1 }2 u) z6 @2 c4 E+ G( G
12.     {
    + o- _9 p0 e$ I4 I' Y
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    2 R- A: ?9 U) Z( F/ l0 x
14. ...
      N% Q- N$ r7 O& V0 t, k
15.     }
    8 G) F) Z' q( j" }
16. ...
    / s9 P; Q% R) ?9 |& e
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" \
   ! {% Y2 w: |- M& _
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"
   ) ~1 N" B* E5 B* x0 K1 \/ o
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   + ~% s3 ~+ u. J0 ]1 S
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   . r$ T8 E9 w+ g% E! Q$ w2 m! F& ^
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    " m" g% K- G" }8 Y5 \
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    7 \1 v0 `1 v) e& f* |9 O9 P+ Q8 l
12.             "\r\n" \
    0 ], V3 j% S& z0 z# y! m) O
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    $ Y% s' Y# D  h
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , U2 \* p' i2 G6 h4 a; l+ F
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.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   4 d- Q) @. l4 J9 {
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   / g* x- h- A4 q: R8 d' E  M/ L' i8 V) A
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   3 N3 i8 {7 |! u, P
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    3 b; m& l7 Y$ x# F. z, n  h
11.         printf("sending boundary\n");
    5 W0 Y' l$ i* Y" ~/ ~
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ' D5 ?- l: ]& a6 O
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。

" B2 J6 Z9 @4 P0 \, H

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)
   & c: A; J! V3 q6 M- t/ k
2. {
   3 o5 D1 X9 f' i# N: {/ a# [
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   1 X% L9 \5 F9 `1 H6 w4 }
5.     {
   0 K* ~" u( H6 ?1 X
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   3 A) e9 T, @9 d6 ?  @) Q; C/ ]
8.     }
   , z. ?) {% c  \
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   8 r; a' z$ ^2 C2 k, I
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    8 e& \& N6 R" `! k9 a5 S
11.     addr->sin_port = htons(port);
    $ X7 C/ B" I$ G# L0 |+ {8 p4 A
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    0 e( a/ ?0 s' D4 ?* j6 n# b
13.     return 0;
      X- L% x, U3 |
14. }

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1 B/ O$ g: S: y9 R5 P7 i1 u
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：
# R" w  u" z1 o3 K% q) L1 S
1 |0 R4 x, R$ q

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
     j/ h' J% |5 O, M
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   / x  j: o: X. X: R$ A
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   : a( b2 o. O6 T& k
10. else
    4 N& }, j2 X9 k2 X0 O
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    / s2 P3 s: W$ M
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ) z$ _6 b' t) V  \* m$ v
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    : }' Q) ^1 j1 O
21. }
    
22. else
    + g6 c5 X3 ?0 P' Z3 ]
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

6 i% B4 Z* N2 S3 }3 K. n/ @

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html