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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7 a, i' o* n- Z6 P( ]% 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

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。

$ V& ?& R; |" Z0 I0 Q" A3 `3 H5 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。

  
  % e; i6 A/ O7 |7 r; @

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;
   
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);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   ! b: ~' R7 s% c) g6 P9 D* L
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    . t- t( \1 a/ v6 m4 i9 M2 Z
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    : U5 m2 `& g& d# R
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
      u0 P/ A! v/ E% O& I
19.     }
      t  ~" {% S/ A+ E) b
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    1 K+ i6 }/ i" j  g* |
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    . d: ?7 k- f2 C, P
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ' Y. R9 {! ?# A% \
27.     {
    ! H: @* B( g* r. n6 n$ g
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    ; M3 l2 j( ^  J; A5 C2 l
30.     }
    & U8 u) a( f8 }& Y
31.     return 0;
      O( g+ I6 [4 ~1 W9 e
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);
     Y/ G5 |( U4 g% S) A$ |
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   & D, H2 E4 Y* `& P9 I% d
3. {
   # Q# M/ x5 R9 }  |, K
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   8 y" U" G- h2 c8 O2 W, ]! ~! s5 j: o
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    9 ^) T/ i1 V0 C6 K3 ^7 J, \
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 H1 h5 H; m. y4 Q7 G
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ; t+ ^% o: ^( e: p  z8 w0 s3 U) H
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   : ?9 a7 K  b5 Z$ d5 u* M
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   2 m  o3 R9 r: v0 u' w4 }
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;
   # _! ], D& b2 B6 U, a! d2 A
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   " `- ]) j4 k6 b1 r% Z
4. {
   
5. ...
     c9 t6 C0 b6 ~' A
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);
   + ^# s) x# @4 j! ?
10. ...
    % B" ^6 n1 n0 E, U/ |/ ?
11.     while(1)
    
12.     {
    0 a* f0 Y: B7 k9 Z8 K: N) f
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    " C) m4 e) d' w0 B. x+ J/ I1 K# \
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" \
   , Y( o- [8 N* C
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   1 ^4 H) `8 Z; D8 U8 u, b9 T
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   4 m2 j& p% U" H/ t9 m5 D
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   + @" a5 J. U7 u9 a8 u8 d2 `5 B$ h
7.     printf("preparing header\n");
   4 P, t0 Z2 U" m7 E, y2 N$ o
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ' l# A: C$ k# q- X, w; H3 [
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   , {5 l+ X$ |8 d- G& J1 @2 `0 q
10.             STD_HEADER \
    1 e4 u0 W  W, d" D
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    2 \. ?' {  A  O/ Q' M# ^9 j
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    9 U) _+ P( n5 M' h, v9 q
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ( }) R2 f4 p, O+ m! b
15.     {
    
16.         free(frame);
    : U2 O  d* b+ O  S9 D! ]! F/ N9 t
17.         return;
    , g3 b4 R& T& U0 h. ~- X. X) H1 H
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" \
   " R* N, m: [1 v3 X! A6 d5 ^% c; {
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");
   & g# \' l) K; w
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   4 ~1 Y& n% u8 b, e6 A! F: N% J
7.             break;
   . d; u9 L2 f! Y4 R, K& P
8.         printf("sending frame\n");
   # D  R4 t% j: h' e4 Y
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ! [! T* o3 e7 J- z8 i1 \
10.             break;
    3 e) `- n7 _% I: C" B3 }8 c
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    3 o, a6 {4 D: K( V: a, t
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。

: e2 `2 _  d# L  @4 D7 k

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
/ w0 A$ x, E0 Q" [

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   5 O6 ~8 z8 J  F2 X7 J
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   0 Y$ R' |9 t% L) y6 c0 Q. m
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   4 l# {$ t( P- s5 `
7.         return -1;
   1 ^8 F9 y" t, G7 M5 w# q& V
8.     }
   0 W7 y) ?1 S7 S0 s; Z8 K6 r
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    7 c0 P& |( b  R* x+ I* a' ^5 {
11.     addr->sin_port = htons(port);
    6 V: P; i* o/ J* U: ^$ ^& ]
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    ' w6 ]6 w  Z8 g, @* J  ?
14. }

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+ R  J0 n' o. ^4 |
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  _1 D% m2 ]
9 e$ x$ m+ W" m0 I+ R2 t5 t, \

1. while(fend > 0)
   
2. {
   3 m/ `9 U0 |* @2 |# K" a; b
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   / p* w" T; N5 e; a1 w/ Q
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   : {/ G; @& M7 z# x
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   % }8 A0 {8 }$ x0 s6 o: p  `/ j
8. picture.fin = 0;
   * x( B9 c# t" |4 k+ t# |
9. }
   
10. else
    8 A5 e' u; a( Y4 D$ ]$ v
11. {
    ( M  T( B; f. v7 [. x# x
12. picture.length = fend;
    4 `! ?; C( j; B
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);
    ' l/ G9 k, k# A0 T* W
17. if(sendbytes == -1)
    " \$ ?1 a8 i, }* ~; {8 s
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    : T- O) u: k$ S+ H
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    2 \2 N$ L/ x$ ?" s! p
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    6 N, q+ ?' q* p' G; \; t! ~1 ~
25. }
    
26. }

复制代码

! L% h0 W9 }3 \- Q* `! P

  `& @1 a% X1 E- m
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html