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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0 k, N+ u( u  B0 e

* q  Z8 J: r( i) |7 ^, ^  J

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
! M+ {( U$ r2 l, p6 ~! C

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)
   0 y9 p7 V2 J8 R
2. {
   ' H5 T4 w6 c6 f! t
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   # q; H$ _: V# ^1 M
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   6 R: s* ^: ^, i
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   ) _' U, N& w4 V, Z5 _, ]8 O) e6 @. f
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    6 |% r/ x9 p, z1 B
11.         {
    ; l- \) j! d2 K' m
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    7 z5 o; S" V1 g# a! H* [  N! u
13.             return -1;
    
14.         }
    / _$ D+ a7 {' D5 e3 |" f
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    ( j3 i& ~* @3 C. [
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    , ~+ I% s& T7 J1 E
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    2 p4 S3 ~9 u* E5 Y3 D5 {" u, T
27.     {
    ( k: Q' s6 }4 X, N3 q
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    . _) v4 d- i4 A: w2 {
30.     }
    ) ?# c! W% E: a  k8 d3 [
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);
   ! |% W2 M. M/ v# }
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   : |/ A: x' _) S9 }- P8 f/ h
4. 。。。
   0 |$ s+ E  z* A8 v" B
5. while(1)
   2 F; E/ g2 W7 V" o" T: X
6. {
   . i/ ^/ ]. }6 r
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   6 C/ M. v4 J) n* [0 Z6 j% i
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   3 k3 f3 D. t4 v& H2 K( l
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    8 h+ w, H4 \) B7 u7 g+ _" f: m) k0 n
11. }
    
12. 。。。
    ; S" M5 _  R( W: J& }; E
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;
   / L) k4 E* y  b. p  I8 w
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   3 |( S0 ?: ^2 ~- S. S
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   6 X& W( S" s. N# x% D! E- c; I
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;
   7 [$ |5 v# }1 V9 E) h4 Z1 H6 n
3. int main(int argc, char* argv[])
   ( x+ C+ k) ?, w# v
4. {
   9 H7 V$ H2 l7 L' i- O# r
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   % K+ W, @) @& Z. E0 R; c7 [
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. ...
    + O& u6 h/ O. i5 n- w* e5 `
11.     while(1)
    
12.     {
    ' F2 Z" r6 N; n" |: h7 S8 Z/ r
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    % v6 ^8 a/ @& ?: `2 E( N1 }3 }  Z
14. ...
    6 d2 V/ @/ ~6 n, }% s- x, P
15.     }
    - Q: D" E) A9 s+ o" F' w8 D2 F
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;">
   
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" \
   7 S2 @/ ^, C% n- ?/ q/ j3 B
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   # U5 |; w8 `4 J) O
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   $ j+ X2 z% {( M  o& \. E
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   " F/ c% h3 Z9 j' ^
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   * x2 I6 p' F7 l* ]$ q
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    3 k9 L4 K4 k  L9 n5 \
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    1 D! W& p( [  v. ~
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 n9 a3 x  }- q6 n% k5 v
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   8 p2 h$ U( [0 ]/ A5 s$ T2 m7 P; q% N
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   % h8 N! a& r9 t. \7 J2 ]. T5 u4 p0 R
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   + Y0 ^! ?4 Q+ @7 [' M/ n
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   6 A# C7 `- d% m& E7 @5 x  x# ~
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   9 E4 F1 ]# ]9 \) V' a
7.             break;
   ) ]; A  {  C$ P5 }2 d5 H# H
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   * H2 R2 ?6 [9 k0 R
10.             break;
    5 p; [( B  H, d
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。

( @3 z' j# I) e. z

) z1 [- t0 N( q) c5 N1 j, M二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
, P3 d! a. H6 X( Q4 O$ k, ]' ?

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   ( Y6 Q2 r) T6 K% @/ s& L
2. {
   $ M( y! b4 {7 Y- _( r1 C" e7 _5 @
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   3 S! z' [0 p9 j  n
5.     {
   8 F5 i7 F, s4 ^3 x9 ?
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   . ^) Y+ z. K( O
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   & K8 G6 E& m) G
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    " h& s! E+ B, K; Z6 j) }9 |
13.     return 0;
    $ y7 B- |, p* b! g' V
14. }

复制代码

2 }/ s0 ?* M# e  ^& \
! J# e8 Y9 f' t  a' w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：

1. while(fend > 0)
   4 }5 {( B9 r: K+ a) S; `
2. {
   9 @1 ]. N+ |  T7 s
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   * O, }$ b5 i$ U' j0 M
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   , p4 _8 ^5 C, E( O0 [
9. }
   
10. else
    2 \- `, `- {- L* j
11. {
    
12. picture.length = fend;
    8 _6 b$ m( O5 K. W& a* j
13. picture.fin = 1;
    2 S. O, Y& ~- C) ~/ ?$ g3 J! j# _
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    3 L1 k& {* U5 t' `
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ! {1 X# z6 K) p" w, o
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    9 |/ \* y- l9 E1 [
20. return -1;
    ; Q" B& Y1 f5 F+ v7 x) ]; p3 i9 \
21. }
    ; U" _+ ~% B8 l/ T$ i
22. else
    * j. k+ X: G1 G8 Q6 R
23. {
    ' }9 Z  m- I1 S
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    7 I# A, @2 w& G2 L
25. }
      E. Q2 J$ x' P
26. }

复制代码

/ P2 `* u1 M  u! O

8 s2 k( W' a% M( c% B& c  u
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html