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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) V# U9 s# T( m4 k+ G
" X2 d" Q+ e. A0 P  a

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。

$ H: v: ^3 g0 H5 c: i

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
& g1 K2 U0 A, h

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)
   9 S, f2 P% O8 P6 B/ F" n) ?
2. {
   7 W1 }% s/ V& H+ ]( p1 D( Z
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ' ^( m) J4 x! }3 X0 `
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   $ |; T6 j* w0 q5 g$ J% n
9.     int ret;
   - g! M; P6 G# @% R0 f& \. T% `
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
      Z1 T* T2 G3 [. K1 |
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ! J: a1 E- }# Z5 l/ y, t
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ; `9 U8 p6 A# d! {( G6 T
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    2 i8 y) F9 J' I. V1 x. `  [
21.     if(ret == -1)
    9 T) d$ v; Y' [" Q( Q
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    0 n7 g% B  D- [  p
24.             return -1;
    , N' b! h. L% h4 S
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    # i7 e# H* o4 X6 p0 f
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    
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)
   & J  T+ z% C* r0 j& _
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   7 F5 H  ~" u9 T0 ]# L) w
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   / `# U; M; D3 p5 z+ K% }  H9 k4 T% l* M
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   $ i& S) ^8 ]0 _8 F3 ?3 N
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    : d& ^0 z$ o- j* i9 l
12. 。。。
    1 X- h6 B* D  M& S
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);
   - Z1 B0 u  |/ e1 d6 `3 q; ^' o" z
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   " D/ G5 x' H) F9 W* f2 s! K! B* q
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   , e+ y' x/ `( a! }7 U2 c
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   6 c  @4 ^  \  t2 Q5 j
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;
   7 _  |. v/ W1 I- k6 q8 i
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   8 ~, ]+ T9 ]9 }! M) f6 z; l' m
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ; w9 o+ a  w7 g5 N
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);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    : |( \, M, Z6 G2 t+ }
12.     {
    # p' q$ P( i* [8 a4 }9 o
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    0 f/ k( e2 v& v" Z3 `. c
14. ...
    " K  `* `: U. H0 h
15.     }
    ; g/ m8 q& n+ k4 ~3 I
16. ...
    + v6 U" A6 e  v! v
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" \
   % i0 R" D0 D$ a
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   ' D7 G" }& h; h; d
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   3 {# P3 |! {- N* 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" \
    ' f+ F2 h  Y& ?7 z. {
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    / @# i7 @  Q, P
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    : F4 Q) P9 V6 r/ [& q) S
15.     {
    
16.         free(frame);
    * s' |6 N$ L- l" H% `) o0 E
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" \
   + c, H& @9 F4 R' z+ a
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);
   ; u% s2 c" y6 I
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   5 A' p$ u! a* V* E& x. [
7.             break;
   
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");
    $ t! I/ T2 O8 M
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：

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   & ~$ n2 Q$ U$ K' q) O7 s7 M1 t
2. {
   . V- X2 y9 A0 r# u. g; J6 x
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   0 b; I6 i  T! }
4.     if(*socket_found == (~0))
   ' g! \- e( U9 S2 _4 K; `
5.     {
   6 }3 @' i6 z  t. n
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   + [$ j6 b: O6 R* a3 x4 @, z
7.         return -1;
   , t7 _# I7 }. M+ t- E2 ?0 p
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   & b% N- c# C- A
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ) E) q8 F  K& x1 Q. O& T" Q5 i
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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6 D' z- E& I1 I" s6 ^  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：

0 H' G1 x* _+ _1 S
% k& T/ Q" k1 ~% r4 T5 U/ T

1. while(fend > 0)
   # i4 u" c# p! M+ @" }
2. {
   4 U% Q' ]0 W3 M" d, Q3 k( f' o
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   * j! h/ [1 S& O+ ^
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   , i6 J' k, R! u+ j3 z% O! F! I1 z
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   $ `  n  b7 D( _, p4 l
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    # H) ?! S  b& L) H3 o5 |
13. picture.fin = 1;
    $ d3 R# Z/ Y* t( m5 j
14. }
    ( [# X5 q; y; B; k( B2 @7 U
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    8 i6 S5 l4 w" m! U; t5 k) z
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    # B% j; `! r( W+ f
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    , z, k- B& q3 w9 W3 `; O5 e
20. return -1;
    
21. }
    ; L1 c! }& M" Y# D
22. else
    
23. {
    ' l( ?& q* O: j+ X" s
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

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