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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: R' l! M8 Z; ~! ]6 A8 t7 X% Q

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。

; M) V7 O/ G3 i7 m6 W) X

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
% _, T# Q# w: W1 {

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)
   6 W; g+ |6 t, N  @! {0 _. j
2. {
   + J; l( [6 p8 W: \
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   2 {- b* G, H  I0 X. \+ P" a
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ' r3 z7 u5 _2 ?" D2 Z; S( E
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   6 J" c' {+ E. t5 z) C
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   - h! c+ w1 |0 r7 S2 G$ G  c
9.     int ret;
   0 |& {. ~. S' K
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    7 K( H; Z9 k5 H6 s7 p0 H# I
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    / ?! n+ A0 \  }
14.         }
    " y! S" B& ^, Z% H
15.     int on = 1;
      _$ R& c% z. }% g) ~  T& L9 }
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    , {. B' q" z1 c8 e
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    / |4 @' }& Q& b; s* K+ E9 W3 B2 g
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    7 z, C( s! ^, _
24.             return -1;
    % W! H: f# m% F5 ?4 k) \
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    ) ?) f7 i9 Y6 O( V# Y
28.             printf("Listen failed!\n");
    5 I+ p1 v) K! R0 M
29.             return -1;
    % B5 \8 ^! w  }2 V" B% p4 P4 Y) R
30.     }
    & w" F# ?: @& c9 K8 ]5 B+ u: m
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)
   
3. {
   $ o9 G4 r6 u; Y' ]6 I* w$ X
4. 。。。
   - l) v4 d& V, [9 c; R
5. while(1)
   ( x4 L% h) [) J9 ?! i; U# e
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    , G& k. C0 Z- F2 Q2 P, Q
11. }
    
12. 。。。
    0 ~1 |/ T5 q7 g4 P
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;
   6 y  G3 X. y* }" g' p' V* j( I2 S
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ! E* P( j$ M' L5 {' Z
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;
   " M0 K& J+ a* A9 p
3. int main(int argc, char* argv[])
   " n: h+ b5 l# v. F8 q
4. {
   . Y5 d* ^6 w- x& T8 Q  B( X  q
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   1 l6 B2 J" P) ]9 \# a
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   : i, q2 B4 b3 f( e4 }+ ~, p
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    6 H# f5 h3 [( x& n
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    . t8 J) J* u3 W
14. ...
    ' Q( F% F- a' M7 o5 C- R! \- l
15.     }
    
16. ...
    * w! @! Z( F& |8 I7 r+ k7 B* y8 s
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;">
   " [5 c0 T& b5 i2 J# r- d
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" \
   3 z6 \) A" ^% y! ~% d1 R3 Z! j6 v+ ^
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   % e4 A% p' {0 ~) V' @! U+ ?
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"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   0 n0 Z: V3 K9 E( X
7.     printf("preparing header\n");
   7 \* o4 ~) u  B( F# F, m
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   2 E% T3 ]$ s8 \6 I; W
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ; u# c" [2 M3 b8 d
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
      ?3 }, s% M3 \" d, P
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ! I2 q$ X2 k1 E0 X& i$ v
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
      S. w) p" L& N) B" A, i( C
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" \
   . Z% M9 }% t, D, h
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   $ Q$ l3 `. K0 p1 |
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   " E6 c1 ?8 N1 e) u9 `
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   " ^/ T0 L7 ^, F+ ~
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   - r3 ]: R" S* d
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - c% |( H, e" L( k1 `! t
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。

  h$ R2 G' r8 x3 I: s7 g9 c

# S/ `0 h+ t3 i, ^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");
   , a  V  X# M! O' x, M, Y: e1 S4 L. h+ ]
7.         return -1;
   
8.     }
   " Q1 g8 A4 g! m' H4 G- i
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    3 M1 F0 s: h3 B# {- p
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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5 K$ r8 V0 F; e; K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：

6 @" J& S0 h  K! a2 ~( d2 A' V" o) J

1. while(fend > 0)
   
2. {
   9 {0 s* o1 v% W
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   - S1 N  x+ b. n/ ~8 L; Y
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
     H% A% P2 S+ h# u  v
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   : J3 G" C0 f7 t- t' u
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   8 m0 y6 Y. h. t5 q3 o1 y3 N" K/ g
8. picture.fin = 0;
   ( x: M* s: v3 x' g7 }$ S9 ]
9. }
   
10. else
    4 ~" S0 w0 j( Q! }' E) x: r
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    7 N  `- r1 g, N7 x/ U
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    : ^5 X, l6 V2 C
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    % o* s% f0 s/ B6 p) B" Q- {
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    $ Q6 s2 K2 f( u9 u; k
26. }

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