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 i/ R% X/ E4 p0 N

! ?  x) e% n* C) r/ H

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
# h# a6 J/ S4 z5 B! S

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。

$ g4 ?1 p) C9 H7 ~* e

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)
   9 |5 t& c4 J6 D  H+ x$ J* b8 K- ^
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   2 B+ p6 C/ r$ P
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   , w" z6 O3 k' {" a0 k" |1 e) i
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   0 x3 b: Q0 n: |
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   % k% i# F( _; D. I$ I- p
9.     int ret;
   . S5 B# S. |! g  ~/ g
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    : m4 ^2 d7 d  T& s% ~! k  o! y
14.         }
    
15.     int on = 1;
    , Y0 f6 J  z* s# e
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    3 _7 W& Z! H' _0 ?3 {( k' e
17.     {
    9 Z; q9 t) W& m- c9 C1 N+ o9 t6 F
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    ' }! h+ w, [0 c+ p
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    5 m( j5 U  D5 ^# H* S: U- q
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    : ~9 B% x% F3 S3 |% N/ q
27.     {
      S4 n& M- ~+ r# L* L  j4 X1 E
28.             printf("Listen failed!\n");
    ; o, k( H5 P% M6 s9 X4 D+ o6 a
29.             return -1;
    4 h, p$ w/ K* j$ |. [3 g
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. {
   ; i0 E9 J  q6 J1 [
4. 。。。
   
5. while(1)
   / t4 x6 D- U$ q: N
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   - V! `6 v, d/ J7 n7 |
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    0 X' m6 A8 Q1 @+ u4 ^
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;
   ( V4 M0 d/ Y" E5 U4 l
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   1 c) V' R. ~: f
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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   * h; M" B) ]# n9 ^! r
5. ...
   ! r4 [& O4 e. g& {2 ]1 q% y; D
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   4 E7 G/ u  Y' X9 p" N
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ) h2 e7 h( V- F( T
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   * s$ Q9 d7 e& i/ F9 t
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    9 Z6 m6 b$ y% z! B5 E. b1 ]" R
11.     while(1)
    
12.     {
    1 W3 Y) g. u) {) c' k' E
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    ) g. p' Y4 l# L: K8 {# }
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" \
   1 u# T$ B; I2 W
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   1 H+ ~  H+ u3 U0 p) R; a8 Z4 ?
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"
   # ~  j9 X4 P: K. K2 p/ P; T
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   " e6 E8 c0 \& N+ m7 w* K
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ( W; ?4 V( }2 g" c" n; A. f) Y# E  M
10.             STD_HEADER \
    1 z6 X- t; t2 U3 q4 D; m
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # k  m( t7 ~5 g& @
15.     {
    6 N1 w7 K% `1 q! c5 f6 W- e
16.         free(frame);
    
17.         return;
    % q! g$ y! Z6 {2 k5 `5 h$ I' _
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 t' T/ Q0 D- r( u! r" Y
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   # o2 t" u) q4 o. X5 m, v
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ( F4 @6 q6 Q4 l  E
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   % k5 J' q  F' e2 n7 x
10.             break;
    ; Z$ b! Q, ]$ E% m2 R; Q
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    1 O, m) N2 M3 c( K6 d- G: a
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ! {6 M8 Y1 f1 B3 ?
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。

8 t3 \- f3 P1 y8 ]6 J二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
2 e- }/ X* \0 L

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   & a) X& H% i0 }, t( d  s5 \
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ( a8 y$ H* U8 X: ?' I/ H
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   & ]# F! ~0 {  w: x. _0 v, Z7 B+ d
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
     ?! D1 C7 Z4 V$ t- B$ F1 s# t
7.         return -1;
   + ?, E1 J* i4 }3 E! {! ~
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ! `; @  A) _- J9 |4 Y" @" E
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    # d( o* a  @* p  ?0 r  k& d8 e
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ' f) H7 ]; I+ {$ B* Q% O5 J
13.     return 0;
    
14. }

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* j3 k9 t7 A  j3 u
( d6 a* @2 S# c( L8 Y! `4 J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：

; V0 I3 f$ y$ r: o9 q. J, J

1. while(fend > 0)
   
2. {
   7 y/ @2 U1 T* L3 Y7 F
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
     y# Q0 f8 o! x1 p6 a+ L
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   0 E. f! @" o# @; U# {! f$ `# m- _" F5 T; g
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   + @! K5 j- ?3 Y" ]" Y; I+ d& A4 C
6. {
   ; @1 Y. _/ F- j' ~9 k6 \
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   % d; S0 G8 Q( a; p/ w
8. picture.fin = 0;
   / }8 I2 A  i& q8 P: R; D" [+ s
9. }
   
10. else
    4 s. V% O+ d. I3 s9 D
11. {
    4 [9 v4 Y' L7 H+ t( W
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    2 k& j" g1 S: u; T9 a+ W7 G
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ( z& @$ o" s. u8 M; o! T$ i) c9 a
20. return -1;
    
21. }
    & m7 H& U  @# ]% ~0 J
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ) Y' h3 N+ |6 K7 Q4 n  M( w
25. }
    
26. }

复制代码

# N5 P! T. G5 \+ g$ l8 S

9 T  r$ t/ x( m* a- }# F1 X4 t
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html