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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' u6 M- u8 }  m1 s

  x3 U6 H& z2 V

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。

0 w9 D8 {3 n3 {. W) g% u3 d

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

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 M1 u1 X; N3 j1 p1 Z; U( b' b
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   2 v7 v0 s7 N$ N/ i: K1 m6 j
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   " d' c7 X! [% e+ ?% O
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   3 T- o" S3 B: Y6 g# O/ Z" K4 O
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    8 v- k+ A, V8 ^9 t3 }9 A5 p
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    ( R) p+ _0 w/ G
14.         }
    
15.     int on = 1;
    - M, j, Q% i$ \: y2 y( G% O
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    6 x4 @, \! r& S
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    5 F4 Z. ^. o" h6 ^2 y# {! [. h
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ! Q0 o: A% C, E- ~: y4 P% j/ S# Z
21.     if(ret == -1)
    5 w8 Z7 R% \' E1 z
22.     {
    ' o* J1 J9 C) h$ i& `7 {5 r
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    8 D5 I3 l3 g9 G& \& i6 Y( R& S
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    # I5 p  d( ?$ }7 t' X; `
27.     {
    ) H  l* K) b" D
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    $ N& U% T, _' }7 [2 O% Y' d% i. R
30.     }
    
31.     return 0;
    ( ?, y/ H; ?# I: ?+ H, Z
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)
   - `$ s( T+ A0 f0 p( O' e
3. {
   
4. 。。。
     {2 S+ w8 H3 t$ E8 S- N
5. while(1)
   & r" y' i! s7 k; F
6. {
   ! c# n0 A  f5 i& z$ G
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   + P0 d  W) ?6 r# O- [4 B  I) Z5 I! N
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    / F, Y% H) j! F& n0 r; C
11. }
    
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   0 B% X0 z/ S8 p3 y4 R  c
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ; r; d1 g& j' y+ k7 c6 w$ 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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   " g- y. h# W3 L, |
4. {
   * w# S2 V0 M4 J9 f9 l7 l( Q
5. ...
   9 s3 @/ i2 S6 w7 l9 Z, f
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
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);
   3 O, ?9 m3 X1 J2 C4 b2 M/ d
10. ...
    ) G1 v$ @; {* h0 ]7 Q& s2 V. E
11.     while(1)
    % F+ {5 g  O) P, [' h  p& c: f
12.     {
    1 H& n) p! x- b1 S1 G! h3 X/ X
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
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;">
   ) i( j8 E8 y! q1 F' z7 Q
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" \
   & }1 a# p* b# s5 t  G
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   : ?* Y8 H5 G1 Q- v
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    6 ?' Z0 S+ Z- J1 V' v; V6 ~
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    8 N/ x! A$ ~0 \- P! Z
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    3 h; p' C+ ?) N1 N! `9 N
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    0 y9 K1 B0 Z% P7 }, f
16.         free(frame);
    9 w" }# Q8 J( n* V! w& u& G
17.         return;
    9 T8 s0 k/ ^! h" V1 y" z0 s
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" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   : C' a% }7 e$ M
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   * ]: u, z) a% v, L7 Y
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   / M1 m, R; c0 F  i8 X
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   6 p# Z( o* H  w, H0 {, p
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   5 R% H) ?( g5 Y1 [& W" `
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    3 K; ]' x# ~/ J% \% c+ \  r1 A- x! u
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。

1 y# }% h' t4 P* f; \

; x" Y* t9 R* \/ ^5 k/ B2 j二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
$ B2 }0 i% c3 U# ~$ _+ r& \4 w

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   , v8 o  |! Z" l8 n' B4 M
2. {
   6 C; E, \: ?6 O9 ~. _
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   ; M9 }5 x5 P" F2 }) ^) \
5.     {
   5 L6 t; w5 D: t# r
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ; P/ R- X2 g; f2 o: `
7.         return -1;
   
8.     }
   4 M6 x3 v0 T/ ?2 Q' {
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ' w8 R2 }: X# o% A( ^/ w0 d' ?
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ' J3 K/ r1 P- N  q$ n
11.     addr->sin_port = htons(port);
    $ A! d" {7 Z# E
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    8 \" q0 x) F1 x5 c: D4 }& N
13.     return 0;
    
14. }

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8 y/ A% a+ J' a- E  F
3 x: i8 i$ f' }" z' Q: y" n6 V: s9 j. M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：

: m$ E7 o& a( V& \+ N8 j$ Y
+ C2 s( J, Y8 X

1. while(fend > 0)
   6 `: G% [* Z. r1 n: h9 ]
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   8 I2 @9 i2 U) n" `' u
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   - Y% I9 F$ w- w7 d4 H
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   9 U. I$ T4 ]* Z% p0 W
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   / j, j  N; F. ?- F" R9 w- h0 h
10. else
    # R' M( t8 U9 u6 z4 P& g
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    , O! q; _: }% |* a+ N
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    * o' R  i* ~" z! I# V
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    - {( A/ Z  B. n
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    1 G0 f3 j) X% R8 x3 q( q, T) }. H% o
21. }
    
22. else
    
23. {
    3 t1 \& x. f% Y$ D* q; L5 @
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

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; w; L# {1 @% ^! k- q: l

, J4 |1 r7 ^: H2 u8 S
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html