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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% B3 N- N0 ^7 c2 y/ S- d. \

3 V. q& a" M) V- {6 [

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。

  
  

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
* [0 E! k9 ~0 N& N" u) o

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)
     \3 ]# M: u6 q8 U$ w
2. {
   & Z4 J! f+ X. H6 |
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   * G0 n2 S1 |) D
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   $ E, K) s; B$ R3 h3 m
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   # G7 t) B$ b% M5 s0 i) @6 |5 g1 h
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   ; S5 F) e( H/ }) y2 Y, ]. @( n
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    2 k0 t& ^& F& A. l( n; v: \8 P
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ; r% r& d* F! C
13.             return -1;
    ' O6 \# x# f- f) _! v
14.         }
    
15.     int on = 1;
    " j! u+ V( J9 c8 e/ q! Q
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    ( q( ^: S% y- T* A3 U! D+ I
19.     }
    , N0 ~$ A9 K; K# B1 Z. A/ ^
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    - J! v7 \4 D. R5 D" d' u' _( Q
21.     if(ret == -1)
    & F4 `6 ~% X- X0 Q0 n
22.     {
    6 j" L% N  A: t" I
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    2 `: |1 t% ]8 ?$ ~0 y
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    1 c' X! R$ R+ \8 ]+ v. H1 K$ q
28.             printf("Listen failed!\n");
    : Z; [3 [/ U' z  }/ v( G/ P
29.             return -1;
    
30.     }
      L: ?: G8 a# j: v7 Q1 D" M. h
31.     return 0;
    " i% A0 F1 |0 @' b
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)
   ) L( j! R; o- m$ B# L
3. {
   
4. 。。。
   
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");
   
9.     。。。
   * y8 Q& p+ G/ R, @( p, E! l
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    ) ]* e0 P: U/ B/ E- f, a/ B
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;
   7 J& n) l; c: \' I
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   . R8 O7 O: n- a  ^0 Y9 `/ c
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   8 T+ R# b. }  Z* v
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   9 F+ Y- h: u8 m' j9 p  Y
5. ...
   1 i) I7 y: p  t/ z% j
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   5 q/ G! C) z; y8 \4 j9 v( H5 Z- C
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   # l7 B& I- _& ?7 u7 [
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);
   . d& g0 d$ M, ?: K
10. ...
    
11.     while(1)
    ! W6 Y* A1 m" z. x1 ]% x
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ' [0 W3 D" J& j8 j# K
14. ...
    - f& B6 C  m3 U5 h# _+ |0 M/ \8 n+ d
15.     }
    9 p' R* u5 _2 f9 e! d" w) a
16. ...
    4 u4 ~; c4 X2 |" n
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;">
   8 Y  ~0 G8 u+ K* _
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" \
   
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   ; f# k  H6 f" N5 U6 R
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   & ~, W2 P4 P# N  `
7.     printf("preparing header\n");
   . x. d5 q$ Z8 Y
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   9 x4 ^# F: R* V$ v
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    # n" T9 i& j0 V; l) v0 q5 P* u; O
12.             "\r\n" \
    3 C- U/ Z' F1 Q2 x5 [' {3 w
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    % `" F, }8 S4 q: v' |. a
17.         return;
    + _( s. w5 b/ K; {5 v+ ?  v
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" \
   : H6 a3 c7 G* m+ i
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ! M0 }& e8 H) O$ G  @
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   5 R- `: @5 \% b5 {2 ?
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   9 ?& c* W0 A7 M! m3 I5 ^( G. _
7.             break;
   ) }  x+ F* o: y  P
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   " X$ P( L3 s& l9 T0 y" ~
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
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。

" a/ ], Z* S6 V; H/ D

( K& h' A; F6 v二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
" _. A1 j; D& R; F

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   & }9 U% a9 k0 U3 N: o) [
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ( G/ `" M- {: ^1 y( r5 v% d
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   & I+ l" q/ u1 |' e2 m" T' `# t
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   4 h) K2 S- s! w1 h" l* H3 D
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    5 g# Y+ q5 c' H5 z( B+ G' o! X9 G
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    % |) ?$ [) N) K6 l4 p. q
14. }

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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：
( o' }6 D* T: {4 U1 j1 c& u

# d2 u- T' k1 R- t

1. while(fend > 0)
   
2. {
   1 @* S& I. e; j
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   + S' O7 f) d/ a) X! R' z% L
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   # F8 K) H  j- ]% ^2 X# a! U
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   , [; h" y4 s0 h. D- i4 y1 q
8. picture.fin = 0;
   ) R" |. b5 [7 ?
9. }
   
10. else
    # x& ^5 y8 x0 T! z2 M
11. {
    + A5 o' m- t2 {0 W
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    6 G, j9 }/ y$ Q- K2 @- K1 {0 L
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ! y5 J/ W* P: Z7 l+ w5 {  d, e
17. if(sendbytes == -1)
    3 m8 |( o( ^2 i2 w* _
18. {
    . [3 k% D, v+ p) e" M9 D' E' n. V
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    + E, z& S2 F" Z- p
21. }
    * m2 j3 \8 z- M3 O. O) K  K; K
22. else
    ) B. j9 V( `$ [& n
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    " x) y9 ~4 R0 E2 B
25. }
    . P" N+ b1 Y! v* m- Y+ T2 p7 E
26. }

复制代码

' u* P( J3 V( P0 U9 l) x# G+ e

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