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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# b+ x5 s  b1 X0 m& Q  N; ~% s
4 E4 k7 U6 V  X7 L. O4 {

& B' _. E6 h6 }9 y0 O

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。

! q2 G% n: P! ]. x8 D/ g  H4 {7 s

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 K8 U# a6 J# W+ L0 B5 d

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
" ?5 h* K9 @0 u5 A

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;
   ( m: w( _' J; l9 O& u6 R* g+ }
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ; L" H7 \& r1 H/ b+ r, j4 G
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   - R& m( K* j  `! {7 [4 [
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   ( \% Q0 o( ^  N! P
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    , m/ a! j+ Z( Z
11.         {
    2 D1 K' Q8 F6 G* ]3 L
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    1 _6 y/ \3 w: {) U0 {' M
13.             return -1;
    ' r# a. x% n0 S/ s- o7 L% `; `; n
14.         }
    8 K2 o# L) D0 q+ K  u% Z
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ( L8 [) n- b" R2 D5 Q
21.     if(ret == -1)
    ) n$ u" A2 }* q5 D; x
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    - u) C2 n& C; k/ [) p4 m/ U
25.     }
    3 T/ Q1 Q5 u' E/ p" z
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    / U, n  i! x7 o9 ^
28.             printf("Listen failed!\n");
    1 p# s9 H1 U. k' Y) ^9 Q
29.             return -1;
    
30.     }
    8 E! l& A- T/ w# a7 h6 z
31.     return 0;
    7 [* y0 {$ {9 }/ F3 z
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);
   0 U" I. ?8 a5 S- ], Q! M1 g# y# W
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   3 _- w" K( `, A0 J6 f( f
3. {
   5 N; S8 E) x  i7 o, [4 l) B
4. 。。。
   & E+ l3 i; O" c3 Z
5. while(1)
   5 |) E% Z6 |, R' V6 p; ~* u
6. {
   . O/ h2 m& K, I' O1 e
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   0 q2 w) ^# D" W# f
9.     。。。
   : ~2 J2 y% L6 k
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ) j3 C; n' \0 e0 D1 h  u
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);
   ! m% F3 J( ?* V" A( F% y" v
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   5 u$ x) W3 U# Q2 Q
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
     N5 i% k+ x4 L. i( S  \1 H9 e) O- z
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   - X+ r$ G/ E! o- ]0 J# ^5 E( ]
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   4 h* O! n2 q% ~* T& E: I! ~+ n5 I
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   $ B  v+ i2 D1 A( ?
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);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    ! ?/ R, j. a0 w# s! e) i: m1 a
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    3 n  {& S# L3 b2 q
14. ...
    
15.     }
    3 G. n  Z" E% R3 ^3 h
16. ...
    + u  V' S8 x: 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;">
   
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" \
   % }' G7 |+ r4 `
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   * R* x/ o$ H1 `
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ' k9 ~4 L7 m5 W, V1 ~& [
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   6 \+ x2 s  V- N- e1 A* D
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   7 n- d  |  ?- g) R' m$ Z5 y
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    ! \3 y& i& Y! p1 H7 f! ]* j
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    , x$ m# q  [9 a8 r0 u
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    3 j. W* v- h# l! _
15.     {
    
16.         free(frame);
    ! {: ^$ T0 j/ j+ ^
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   1 L4 v6 H7 y& G' i
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   . }7 J$ B8 D# m. \/ W3 {, b
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   # R7 y- |: _; g" e) B4 G# {# U: y
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   * U  |% p4 n! H: p* M
7.             break;
   : b3 z" q4 H+ E0 B
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
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。

# T0 f& w% T" M# h* E" s' ~+ K

/ T  V* ]' T1 d4 _  f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);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   , j! H% Z* I) C. ~6 r. b
7.         return -1;
   9 h( [3 q# g' C9 t# z
8.     }
   + p) ]( Y" Z- _+ [5 m. [6 T
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    6 a5 ~; G: x: P7 g. ^3 o
13.     return 0;
    
14. }

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! `; s: k- g& \/ O: f. P$ t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：
3 G+ }/ u  ?( a' D' E- F$ W# k
8 B7 t. R0 b' Y5 G$ d8 F

1. while(fend > 0)
   3 \5 G/ u/ l1 j- I/ x8 Y
2. {
   + Q+ J3 U; U- G* T) L  K' t8 r+ z3 N9 p2 u
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   , k0 S0 R! E" g) o7 w. Q7 A) d
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ( r2 T3 g1 w; S  E$ G
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
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);
    6 R& c) }* l8 ?& I& N
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ! Y8 z/ `0 U8 N" x
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    1 q2 k4 Y0 Z' ~0 w% R& r
20. return -1;
    - X* d9 a) v7 y* v
21. }
    
22. else
    ) i. t9 ?- {9 \: ]4 o3 N& ?
23. {
    8 x2 {! ^& R6 B+ [8 G: r- t4 W
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    - h- B/ D9 `0 ?* U" F8 I
26. }

复制代码

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