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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! u( u* f1 A# [5 l* f

- d6 k" k5 L  b2 N( t8 c

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。

  
  3 {7 z" Z. W& S* R5 M

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。

' U6 X7 ~- t- U4 t9 O6 B5 U5 t; r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. {
   7 K2 E5 J7 V0 b, \5 L6 ]' u5 ?
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ( \! I" T, }# f" l+ w" Q" G
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   7 G: n7 I' R7 J; y+ _* n7 {: [  G
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    - P8 A. a  c* G
11.         {
    * @5 g5 G4 a9 @, R
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    6 X& U% W: T% |. F! f
13.             return -1;
    ! ^- N) g# v; S/ a3 Z- `( u% N
14.         }
    
15.     int on = 1;
    , ^) @  c. F2 b
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    9 d! b) H+ V& W; q3 v  s
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    7 ]5 ~* o: I# w+ i  I/ |
24.             return -1;
    
25.     }
    & S, D5 f4 B  i" W9 m# x: I
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    1 G% B5 ~- H* b/ O$ u
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ( n# r& o) J2 i. r
29.             return -1;
    
30.     }
    - U& y5 p6 x7 Y. t& v) A' S0 t
31.     return 0;
    8 [5 z& _& z) Z3 }3 @
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)
   & b' Z& {" V7 ?# l
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   " h9 s: _" L$ M& U8 }
6. {
   5 \) B$ ], d- u% ]
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   0 \1 f1 P  K9 i& a( ?
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    - f6 R" R! `1 e3 [6 X& k. i
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);
   4 S/ v. o! S" v! U6 V) {% @1 r
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   6 ?" M8 X1 T% b; Z* h
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   & O: E4 x2 a& C& r- J4 H) F: G
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   5 g! f( I+ j3 Y5 I
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;
   & W: S* a7 f) v- ~3 `( ^
2. pthread_cond_t pct;
   : A! h% v+ Z& Z+ y6 V% G5 W. V
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   3 Q* P- N9 V% v7 a1 d! m
5. ...
   * f. f% S: k/ l: P
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   5 U4 ^9 K6 n# n) W% B
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);
   9 J# c( K; Q1 ~) h+ ]
10. ...
    $ \- v, w$ J1 O2 e) U
11.     while(1)
    
12.     {
      p5 e' Q5 w' W
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
      f/ V" s# y( x, S
14. ...
    ; h- r4 l' }: 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;">
   ) S  r& b& T. b/ Q& L; J' i. O2 Z
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" \
   % I* u& u( c) \# O' P' ?' z
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   7 R( f; M3 E& `# h: z
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   $ |! G5 g/ A" y. R% F% z8 k
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ! B! X! X1 V, A/ |2 B
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   + [2 A7 [2 x7 f+ `& u6 R7 u
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" \
    
12.             "\r\n" \
    7 ?/ @0 H& T6 j- |/ ^
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ( u  u) e# K9 P4 q- v' k6 e
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    $ O) U5 r! V4 l) `' ^
16.         free(frame);
    . H0 K* `, A" Y
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" \
   - z; ~/ ?/ P% h! I6 k. u
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   7 G' O) u" S  y) L. h
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");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   1 }# N. F9 X! E
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    0 v9 W5 w9 e1 e# H" M* ^# g
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - j" S8 q# @! X' B3 l6 j
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：
: _) H& W- M7 M3 C/ I

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   1 x  |) ?& k3 J* l: z( f% W" Q
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    / q8 f7 g, }8 d/ u5 M
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    8 \1 e' _# k* L3 f# `
13.     return 0;
    , s; W4 F5 t. a$ r
14. }

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% l* N. ~# E  G3 S2 w6 n8 s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：
. q$ [1 \0 H0 |3 ^

) g' W) D- G0 l  C

1. while(fend > 0)
   7 \; v  q4 ~( H* I& L2 V. l
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   9 Q' n5 S+ _9 K# \, c/ r
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   ! E4 V8 h$ {3 |3 L. J# B
9. }
   
10. else
    
11. {
    9 b/ `& K/ @: y
12. picture.length = fend;
    * ^  p; C3 o* e6 \( [8 k/ C
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);
    - q3 l; a( h6 |5 q  I6 L
17. if(sendbytes == -1)
    # m" c0 S5 X6 E% G& X; A
18. {
    ! D; F& r+ X; H$ X# @
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    % N8 g: Z( L) D6 d. c- c& v
21. }
    0 Y0 Z" |* F' t. ?' k% B4 g1 W
22. else
    * w) _4 L* o+ J/ ~+ @6 A
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    3 m; G6 ]  R! w* L2 q, ~
25. }
    
26. }

复制代码

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