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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! S1 N5 `( w0 y. i* [7 E; E
2 S) f( E; H: u& a4 K

' {6 [1 j- X; _! u% i

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。

: e* V! i, H) a9 D' Q3 n& z

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。

  
  6 Q9 M2 H3 G9 Q

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 M* A' ?9 N7 ^. ~5 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)
   
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   ' G4 z4 T' z1 U+ y0 f" C
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   $ y0 }6 X1 g" R$ C& N8 h+ L
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   * C" {7 C6 D8 C$ c8 Y: J
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   & B  w8 `% J$ ~  m: s$ r1 c+ i
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    0 j! b& Z( {0 a' P: x+ ~
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    0 K2 ^' I7 I- n! a% t1 ~$ c
13.             return -1;
    : {0 o) N, _! h% _  H9 U6 H
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    . [( e, `) b% R
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    $ Q" I$ U+ I; k( r( \# J
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    # f2 V2 \6 p+ S5 R+ e. q
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    1 x# @% C5 Y2 h* \
24.             return -1;
    
25.     }
    ( Z+ j7 S7 N! W* `, X" ~2 s
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    0 s* `7 W0 y9 f& s$ B* j& K
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)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   $ ~, k- h7 O; v" S# Z: P5 |5 {
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   # N# N# R( E! O- H5 [' Z5 |1 Z
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    . T7 t+ L9 V3 W1 `! ?
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);
   6 `7 ?9 ?. |+ [$ Q# y
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   7 t4 N. v, L4 [% ?& [
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;
   , `  @& Q' {9 f  Z) ^( ^. K* Q
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   8 [! `0 {" t7 ~, p' p( i+ [% U
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   , t2 b4 U- v" W" N7 w8 r$ ]* f. d
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ; I! [# `6 P4 ]. Y+ R4 h
10. ...
    : ]: o- W: l' P0 V' v3 W0 Q  d
11.     while(1)
    
12.     {
    4 |3 h6 b4 d* J, _5 H
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    $ l7 |1 @- Q0 m, `. M/ N
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    
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;">
   - h" W. |4 k: L, V5 r
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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   , y5 Q3 `& c5 x/ _# |) b  Z
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   + L9 t! _) g$ R. ]: C$ o' c# a
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   7 W8 @8 c5 I+ T4 \5 }# x, X7 K
10.             STD_HEADER \
    ; T8 k% x* {! J3 K& J
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    # I. ^  W% X' h( W* |
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    8 X) b- t( t5 V' x# Q; x- j. z1 V
16.         free(frame);
    
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" \
   0 P8 _( X$ S+ O% p0 s' p7 ^# y
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   & S& P. g0 N; [1 z. K9 ~0 n' `, b
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ! E5 |2 e0 O2 I' Q; ]. p4 n# I
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   $ @; H4 _% A% |6 D9 X5 N; y1 ^' W
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   $ g4 B% |. }& Q' z8 q3 I
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   7 }* P  L; l& ~# g. d4 a; P
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   6 C, t8 B6 ^) |* ^
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    / B+ U1 l6 }3 L; c2 A) 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。

) [7 ?2 C8 h7 c* e) k0 S

4 F* y, t; U. ]( x$ y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);
   $ T7 m/ T. f) A- d
4.     if(*socket_found == (~0))
   * f$ u6 I) D1 N$ u  x5 k+ j. }0 S4 A
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   7 S! a0 n4 c9 u+ {) A/ H3 h$ D4 r/ X
7.         return -1;
   7 F( o" \8 _+ \$ E
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    : x3 q+ t5 l- v1 S1 D1 }
11.     addr->sin_port = htons(port);
    + g( j$ j5 }$ b; e* l4 P0 t
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    " ~7 e( T( Q, g- [' ?8 |
13.     return 0;
    * v* c1 x6 i+ v( O6 u. c2 o
14. }

复制代码

  D1 T' u. B" Q. G- j. j+ r7 F2 }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：
% j. ~$ ]' |7 }, P% p
4 I# u0 V7 p% Y- Q- U) ?

1. while(fend > 0)
   
2. {
   / i* d6 J5 D+ ^+ Y7 b+ L2 J* E' Q
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   8 X% F; U9 y& C# W) R9 S
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   9 v9 H! U! c  H9 g3 g4 }: p. ]2 ?
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   0 G$ z5 m  D1 w( J. c
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   0 B/ J! _2 l8 ~9 ^0 w5 s
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   ( q. M5 R* Q& K# i4 K, [. r% w
10. else
      B' M' K8 r1 @" n, @9 k% z! V3 G
11. {
    ' q9 e$ \9 U& d; V0 N1 A
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    # n6 G3 K8 {- f1 x' F
14. }
    4 y3 x1 e# H8 l6 Z
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    8 t/ O/ Z5 v/ c
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    3 m4 L& b7 f4 M" Z+ ?
18. {
    * k! f' m& q6 ^" V- T& j  ]
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    0 z$ T. [5 P0 L1 J( q$ R
22. else
    4 ^9 T  w- Y9 I  `
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ; ?! O* v' J+ H! ]# \" _# Y$ X
25. }
    
26. }

复制代码

5 O" g; u* p! F6 O9 J$ z

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