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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+ a( V8 n1 E- z" ?

. z2 a3 r6 u' K: z. b

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。

  
  & X* `( I' p) e5 ?

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。

8 i8 _2 H6 v- Z% Q) w) P- B5 u- a一、HTTP网页服务器

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;
   & {" Y% H3 B& }) @9 u& j5 Z: a
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   - F- N' I3 B4 e- [3 b  h
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   0 ]# M2 j. Q  R( f8 X" a' N
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   3 Y( u3 e# U  X, B  k
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    % m2 B: }) Y6 m5 @1 a5 G
13.             return -1;
    
14.         }
    ) x5 s- b/ O7 G- k: _1 V
15.     int on = 1;
    5 X4 b( s' E' O% k4 z* Z) T! j, q
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    % b7 d; E( _& r$ O4 w" o, F2 [
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    " S2 b% c8 }. S1 R
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    - {' t3 v1 @: F/ o/ R2 H& U
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    8 x# G7 c$ T. {* F9 k* H/ p: }
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    5 f1 s; A+ P6 t5 n# I( i; I! u' B5 v5 p
27.     {
    ) A4 H$ C( l! ?  j
28.             printf("Listen failed!\n");
    ! w- B% W: L+ Q5 |2 \  q
29.             return -1;
    , d6 k* X! ~( g( T
30.     }
    0 o5 z& ?! E+ E: D3 a' w
31.     return 0;
    0 q/ t4 ^# y' Z5 O6 N2 c
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);
   ( T4 B5 q3 |) H& X
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   . e: E5 X9 C4 ?  S/ z" E
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   - @! K, i5 n, J# I9 w+ B, z! G3 ~
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   , H! X2 F, }8 d2 A
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   $ a7 b2 n% f; X- `, N* o$ u
9.     。。。
   - B" @4 L2 V& U. Q; P2 j6 q! h5 j
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    * ~' z( v- P" G
11. }
    
12. 。。。
      a: b: i5 X) G" p1 t* [" 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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   * [4 L( t' T& \4 I
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;
   8 l& o. n9 i1 V5 I, F" t& j
3. int main(int argc, char* argv[])
   4 t6 X9 m5 V" ^- e0 Z# S* K, [
4. {
   ! g! F( ?: V/ K" ~4 Y% x
5. ...
   3 z5 d$ ^/ p5 s
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   , Y8 b$ D1 K- {3 t8 X" H
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   7 D6 k. W, z" J" j6 h
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   9 b( [5 h1 T. }" J
10. ...
    ; W# {+ y. F! j5 k
11.     while(1)
    * @  _7 L2 S2 l# y6 y% s( J+ j
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    & d, |1 O) s! c; ]/ l* G* J
14. ...
    : s9 F* h9 I5 Q" o, J
15.     }
    7 j* s1 S7 ~7 |% Y
16. ...
    7 _% t/ u/ P! m2 N3 b8 l# o. ?
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;">
   ' E2 F" @: A* g4 F* J
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" \
   + _" ^" Q" A4 j7 L. X+ P) O
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"
   ( A; e2 @! c5 q) y# W
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   1 O8 C3 W) F: n1 a$ Y* P
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
      b* r5 y' x! w: r  p9 t
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    ( V+ P3 i; T) d7 E3 K
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ) S! W' K9 @; B. h0 R
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   1 J0 Z' ^0 P$ r7 k
7.             break;
   8 k2 R- ?3 F! J4 V9 _9 S3 b
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   9 Z- O1 Q! V3 g1 B* U6 Q4 t0 J
10.             break;
    / @( O  w$ V% b8 @1 H, ^# u9 E& V
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    " U. n2 G* M2 X% [! S
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 u; ^& k0 g- j
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。

, r7 t" D/ \3 ^& s6 ?( `" S

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
; ]$ Q' s. `) B( D; M

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);
   9 b9 g! V9 U8 |7 z& b* J9 P
4.     if(*socket_found == (~0))
   1 L6 t  i' X# Y' E
5.     {
   * g7 o* \5 u1 ]7 r
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   4 }  ~3 Z/ [0 G
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    . w7 s' ^' v. J) ?
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    # [9 V# X+ I5 ^; i; s
13.     return 0;
    
14. }

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+ O7 R, L; _6 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：
. |! v+ ^( B1 |- \. L
1 `3 G5 N8 {, o4 O' Y8 E$ p$ J" s1 T
4 O' Q0 Z1 [0 @; r3 H2 o

1. while(fend > 0)
   3 i# F$ D6 F5 N& p- L
2. {
   ; p" h9 B* K" q* c8 L) s
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   3 |$ p. J/ C5 Z3 ]
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ! P0 T3 x5 B$ a/ g& H* D
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ( g; o" a- s2 E5 p. M& @* C
6. {
   ) I0 }: s4 H+ [1 z9 L( d4 P2 N. U9 V
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   0 M  N/ V4 j- A' S& |, h3 J1 z7 V4 d
8. picture.fin = 0;
   % g' q( ]( Q8 A" x
9. }
   , n% w* X4 _1 S8 W' R) w* G$ @% c
10. else
    ' J- y$ Y5 Z7 r7 s, z
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    4 u* v' _: W  P) j$ m  `8 V
14. }
    - y7 D! F$ k/ P4 [
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    9 o# H! C2 q; \6 _& Y+ z/ n$ L& R
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    * I& j) _3 l" U( ?: ?+ n% H3 L- Z
17. if(sendbytes == -1)
    ) H: _; l; O. c  @5 p
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ! p( t% X- y5 ^6 c
20. return -1;
      v1 V+ W2 }6 G( j( o+ Q" y9 e- e
21. }
    4 Y" I2 X. M! }5 N0 m) a$ B
22. else
    2 L: p; u% f5 }# l) a9 ~% \
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
      O7 V# Z& y: Y
25. }
    
26. }

复制代码

  h$ y1 l; @" i6 ], v

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