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 k) P6 t0 v9 e- A

' X* G1 C7 `3 A) f/ n  w

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。

" U* J: t4 L: F1 j; S' H7 X; b. N

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。

  
  5 J6 I4 [4 J7 X& }; d1 F

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
" H! I; f& |& U9 U; e& |& y( Z6 K

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)
     Y: R8 n* R1 g) O9 _+ U) s+ c
2. {
   1 m; X3 _# U7 N0 W
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   9 t% v/ {- l' d& g
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ( p% w" b# Y) L- h
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   , N, ]2 u: F$ P5 I+ J
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   . p; h0 e! @: \7 N1 T2 T' p' n
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    * y3 |, \6 G( O/ F9 {- h
11.         {
    # F0 @- H( v9 `& s& `8 F+ a
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    9 ?1 Z9 j' L* e
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    . `2 l6 h; `: F
17.     {
    1 u6 z8 w* ~4 i& {- r- o' e9 y
18.         printf("setsockopt error\n");
    * k& J& u% p/ V/ m- H9 s* u
19.     }
    0 [0 ?* J0 o# V- C, e( J8 o
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    6 X+ j/ R7 h; c% `" I" t, a( V
24.             return -1;
    ; ^) G* \1 J- }
25.     }
    $ Z+ [0 r" `% v2 B: T
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    3 x5 H& K5 w: b# y2 Q
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    , P' N; I! ^' c* l( p
30.     }
    " e% N" f2 B2 W1 n4 t
31.     return 0;
    2 I9 D) r! K0 e" U
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);
   1 _: ?8 _: _0 I/ p" N+ D
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   & X2 G7 {2 u! M
4. 。。。
   
5. while(1)
   ! e' U/ r/ s9 L) Q% z& W6 |
6. {
   1 H' I( ]3 j! s. V' W$ H; F7 V, }
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ( F& g) }& k4 N7 S
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   0 S) S. e1 T& S+ P) O
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ! ~* N5 m7 g0 i) @
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ( F8 z& J3 u+ p6 l9 e
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   " B% [8 C* z1 F4 w
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;
   : f6 B+ ?$ L9 L4 @2 l
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   / L4 u: O" J' V" Y& W
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   " m4 r% B1 b8 {* J
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   7 l" P0 |8 f; \$ i
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   / E- s' j( A8 Y7 B7 J" E" _0 B/ y, |
10. ...
    
11.     while(1)
    9 n, I! v+ b' S# x3 e: _* \
12.     {
    % Z' I+ F3 [% U) r" C
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    " V! ~9 u4 ]1 v* U
14. ...
    % K- N% j' _: o8 L. \
15.     }
    8 _4 s) ~/ u) {5 X5 o6 k7 Q# B9 B
16. ...
    $ k3 Q) |; m1 h/ T& B
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;">
   3 V7 X! i: X$ M2 C; V
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" \
   5 q0 a/ Y7 Y) f) y
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   3 Q$ q" e& K6 F
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"
   ' a8 M4 |' X1 z! B% ^/ `) k8 t
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   : ?9 ^+ Y% Z% l4 d0 h0 ~! }$ Z
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" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ! _5 x1 e+ p" K' W
15.     {
      T; F# H  h  Q* t% B' h
16.         free(frame);
    4 \1 i: w% ^6 F
17.         return;
    % ^. l1 `1 O- I9 K) A  [
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" \
   , K+ }! Z2 N5 }5 F. ^( ~
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   , g, k" V" v1 g, t
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   1 [1 B, C1 q" R1 E# c( P# C
8.         printf("sending frame\n");
   , n/ u6 ]- k! `6 f! }! _
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    * Q$ c7 E7 f, ~& y' N0 `
11.         printf("sending boundary\n");
    % s5 ?* u7 ~/ F" s
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。

% `* Y5 @& F: V1 j: ~! r

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)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   , i. ~! C7 f! t/ S' [5 j9 \  F6 N
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   # l3 C; O' e6 O+ y/ @* i
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   1 G8 ]7 B% o2 [, o
7.         return -1;
   " h$ L  q+ J) ^6 j, u! ]1 m
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ; P$ a+ E' l0 U- U% A' C
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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) t+ H4 ~. m& F4 d5 |
% c( d  c" f) I/ Y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：
9 Z- }% s3 N/ `  d0 \, C  ]

* `) D/ {4 }4 s, D% e: w

1. while(fend > 0)
   ; }& u& D- L0 R
2. {
   . J- D; J- j" Q/ e2 Z. y' [! i1 r
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   5 f2 ^6 \% b0 e* q5 M) @
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   0 V, i9 L# s6 q% @
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   7 s) ^- W: P9 I. j, t# j
8. picture.fin = 0;
   # d+ d6 E0 {0 Z( d
9. }
   6 }; d- f9 E/ X# ?* s7 ?; t
10. else
    
11. {
    8 K4 Q/ I+ L% G8 U- {  R* I) V+ j
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ' h0 H  T/ b2 Q/ m
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    9 {) J* q/ y( A& ?& w
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ' b: k- I3 G. M/ i, @) _" h! L2 ^
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

0 g. B' m9 W' R
# G+ q. a7 t. k' n$ }/ K# @

  O, v' ?( K! y0 AiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html