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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5 J, j  D# D0 _

- W3 _/ Q5 [9 F; d. Y3 x4 q

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。

) x0 W- ^6 D8 h7 A1 e

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。

9 J, t3 I( S+ c# r& y+ _/ @, k一、HTTP网页服务器
7 o- g/ n% Y. 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)
   ! g) Q9 H( R- L
2. {
   & v  B- @6 E# Q+ N
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   . d" H. v1 @" w3 [% w
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   2 {$ v, I% W- B8 }% K# R! W% B
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   , e: O6 G4 C& {" H& A
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   - z+ C1 ?) Z" e/ u6 F, o
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   + F4 |3 F2 g! z% h( {8 ^6 c
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    6 q! A& B) `6 S
11.         {
    7 ~5 W9 I- }: H$ n  o
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    9 i" p5 R9 T$ z; q) W: d5 Y  @. D
13.             return -1;
    
14.         }
    . C; y  p+ L  d% O/ Y7 X" n
15.     int on = 1;
    9 k: y" l0 j  l, C" p! v, a  Q; {: K
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);
    " L3 }  @1 p- m( v: R+ }
21.     if(ret == -1)
    7 J2 b/ u5 k7 |
22.     {
    ) w, o% ?3 b% Z* A
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    4 t7 K: @2 C* w# t0 m6 t& R
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    $ B7 L, _) g' `& d( ~
31.     return 0;
    + g; N. S  z! g% t8 m6 ?6 k/ G
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)
   8 q$ v6 m2 _# X- k* F
3. {
   / B2 {2 h  Z1 x
4. 。。。
   2 I) ^- p9 F8 Y
5. while(1)
   4 @% H! [+ I; ~
6. {
   
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);
    : {9 b! x. y9 R" A& t  ?
11. }
    
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);
   # r$ c5 z/ T3 _% s( J2 I
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   + z6 q0 U/ e9 D  ?  o$ f
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   3 ~; u. O! T2 b, `0 u1 b6 V. O! u
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;
   ! I/ Q7 A8 ^5 I& O# n' J2 |
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   + Z9 b  H% e. M/ q+ O5 l' f1 x
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ' Q" v- h& S8 S. d3 g$ J
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   4 D0 x+ n9 O% D% L# `) J
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   1 n/ j1 T, h1 p5 E; F$ u) r! c
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    , H# ]$ j( G5 w
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ' N: n# Y0 ~; _3 f1 P
14. ...
    ( c6 V/ `/ r! c, D1 k& v
15.     }
    - |$ }- U3 U7 A4 Q5 e% i/ n
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;">
   ! ^1 \( f5 J' x9 d# {' b8 }( o/ Q# Y
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" \
   9 a" t. m, K. R
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" \
   # u* F/ e% a7 B. l/ a( L  S
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   . O2 o5 g% I8 Y# l2 \( M, C
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ! l  k( b1 b3 {7 d0 }
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   * i7 V0 p" \4 k' N; ^
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   " O: h+ J5 T; N8 e
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    . t# r9 H2 F, \" ?6 q: a  @! S
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    * P2 M& H( |' X+ ~5 ]
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" \
   $ x% z  q4 c" L) k# R5 L
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   % [/ o. X8 B6 H3 M
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   7 F. v3 N' K' ~) O4 W% ^9 c
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   5 b& c0 B  Y& w- P: M2 O$ t
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   * h& x! v+ t: w, p8 \* f
7.             break;
   ; `6 W, r4 }, ~0 C
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    2 g6 t! D9 c! u, s# z6 e
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。

( ?: Z6 I9 {# u4 a$ T0 ]二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
! j% T: H% ]  p/ J. |& ^% a

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   & `2 C6 z" u. Z) r4 K0 G1 S
2. {
   & I% `' n/ a' K8 Z) ], [
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ; I! P2 Z  V3 f" r
4.     if(*socket_found == (~0))
   % i. g) ^9 }. W. T! x
5.     {
   1 h' f1 U/ v5 D
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   # Z7 a) Z. M! E. z7 C
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   $ o, y6 O" x8 P
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    # @5 `9 l0 l. ~, L3 o# r
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    9 }( d3 o) B: |
14. }

复制代码

% m/ C, r+ U8 b# v5 K1 G- f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：


. u( Q' q6 a: I& T( r

1. while(fend > 0)
   
2. {
   - G6 P1 J# ^- Q
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   " r3 ~9 V/ Q5 o' W* |
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   " H( U: o+ x; C0 a1 A
6. {
   0 V8 v4 D* }' N6 i) N' o4 K
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   8 {* g1 `9 _5 _3 B/ r/ c: x
10. else
    ( r/ O/ |5 E% m2 r  A: h6 J$ d
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    5 J- n; A& k& M9 N" Y
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ' ?/ X2 G$ U/ K# t) @
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    4 a# Z& D" Y) f3 O8 g
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    # E0 R! M- r/ I$ U& t
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    # h' ?* q% b8 a' u5 I
21. }
    
22. else
    7 H3 ?; Y5 n: K
23. {
    ! S4 k, [5 ]# h/ D
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    8 P; p# i: `4 w0 o# T1 a  H
25. }
    
26. }

复制代码

9 K4 z$ G1 M( J' Y0 F$ }, E
3 N' \! j- o' ]; ?+ p5 P

1 z! }; i* V* E( P# q5 E  c
' t! ]+ d& q+ k2 ViMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html