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 ~) r6 p7 h* W4 E" I8 c1 l1 l% o* S

7 F2 E9 T* B& d  x; b" k

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  s* ^$ c; r/ K6 [

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。

6 h4 Q2 Y7 R; A# N! W: O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)
   ; o& k' q3 E! ]* y; C
2. {
   - U" l4 e+ c6 U' A
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   + t( W! m/ ^$ l2 w
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   9 W2 r( U/ j& h- ?
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   , `" D# I% e6 n8 I- J
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    ) J2 n" |% \0 S- i7 {9 Z; v9 r* p
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    6 ?; E+ @8 x, _5 j- |8 e& _
17.     {
    - h+ W3 m4 O0 b( y: v
18.         printf("setsockopt error\n");
      I% w% Q# N2 s7 W! P* h' |
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    3 o. r: ]3 E0 Y9 J3 s
22.     {
    8 q4 p2 s6 u& M( t9 ]& ]! O) p
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    * A- O  _2 r/ s+ q3 s9 D; j4 W
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    - G) C/ P4 q0 `: s: N1 i; M: M/ n0 w
27.     {
    ; n% T' `7 Z5 D8 n- s$ z
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    ! v: X+ G1 N/ r
30.     }
    1 @6 P/ \/ R( k% d( C# _/ L; y# z
31.     return 0;
    $ K( T  d9 m+ c
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);
   ' v' W+ s# G$ R: E4 |( K  K& `% x
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   $ o% M4 n0 ], p3 k  {2 y
3. {
   
4. 。。。
   : {# Z% Q9 {5 X) U
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");
   ) c" i, i8 I; P0 C+ \9 L
9.     。。。
   % C( B, [" ?0 S6 O
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    0 G+ Y/ d: w. u4 V1 U6 T
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   $ M" i1 }  f) D/ Y2 i' G
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   - w9 P+ B+ Y) n/ ?' i
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;
     y$ ]7 {6 y+ T7 S6 J6 j0 w
2. pthread_cond_t pct;
     p. h7 B& B/ @3 q! K
3. int main(int argc, char* argv[])
   6 B2 F2 T5 B' A% R3 b; L& F
4. {
   
5. ...
   5 t1 H7 m! V5 Y" j
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   % W6 T5 T% E5 \7 K; w1 u6 a
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   # v$ O! }/ ]) p. u; m5 J
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   " w. x7 f, o; X' |: P+ H7 m# `
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   + H& i$ V( e( w3 ^
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    % U7 G/ o: E2 P1 F* T" K
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    7 s) D, i$ J( D
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" \
   & R$ |7 k8 V: I4 k4 l
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" \
   ) U: y) F& a& Y" m
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   7 M+ y8 G2 f' y1 E! ?. R3 }8 D
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ( n4 X, z. D$ T6 F; V: L
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   3 E/ Z% o8 c  D  M
7.     printf("preparing header\n");
   % _2 O  g' J5 [0 A
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   . l. Y" ^" W! M! [9 }+ X! _
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    $ Z7 Z; k! _/ l5 g; p  h
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    3 X& s3 `: B" A7 t1 T
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    ; W: a& J* W4 ^5 ?/ ]  ~
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" \
   ! i! q) ^; b4 m1 {/ \
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);
   : v: [$ U8 H  v* q) z" x( d
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   9 T" W% L. i; `$ p
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   3 H" b" R/ U9 F
7.             break;
   : }8 e4 f, J+ ]; u, _8 [7 n8 ^
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ) a- M+ J$ {  a; V
10.             break;
    0 t  P# k) N9 z* M4 i
11.         printf("sending boundary\n");
    % |* j( Q7 s* d% C/ g7 J0 a
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    * }  |  v5 w# N4 ]/ 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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
# o, U! f' H" r& {" r0 t

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   ; m" Y  R2 ?6 z3 A7 J
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
     o: q' u( g) A0 G* R
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   1 [" z2 t7 F5 [" h% U
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    6 H$ C$ Q3 G% Y1 f7 `
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ' h$ z: x4 E9 H( x# }" t3 G
13.     return 0;
      J; q7 m5 z. y
14. }

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: d4 m) ^5 w) C2 _0 o8 @
; s, N1 E7 x/ B9 |: ?+ s; a" r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：
% n9 e9 }# W2 H# S0 v/ R
4 G, Z1 I9 i+ P. C  p1 v
8 z! l. U, F+ s9 x/ e2 {7 R

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   - R3 ^$ Z; O- A- F4 c* d
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   + `8 z/ i8 ?; J: R
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   4 M  A8 T" y$ @& c7 }
8. picture.fin = 0;
   ) ]  ]4 g2 a# i/ {
9. }
   " x9 H3 e" X  Z  M1 {' S0 v
10. else
    
11. {
    , D$ Z2 F8 y+ b+ N& j: X8 _: g
12. picture.length = fend;
    
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);
    $ }+ r$ B* ?. ]9 a0 }
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    5 l0 D. Q* A5 D
23. {
    . f/ r, d; o. A% f# r) i
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

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# T& e4 [1 j6 p- l" A- j% X# s

# `; u1 h( u1 E2 V$ biMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html