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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: K( b0 c" G/ H! ^
0 h* |* b$ I; r0 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

$ ]1 z4 m0 `# H, p" I+ j0 p

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
$ x; s$ L; M& @$ a

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 ?/ b3 y* z- A4 o6 o( B
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   0 o$ v& @% n0 u+ C
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ; i% R" C) ]; B$ u: r+ H1 @) d3 {
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   ; y5 q5 ~) w$ B4 N7 |" W
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    0 F/ w' G2 X- g- R. w& P2 e
11.         {
    6 X# P6 y. B1 x- F3 l. x
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ( k9 Y2 S7 a6 K4 K
13.             return -1;
    
14.         }
    5 H( V1 m( M# `
15.     int on = 1;
    ! Z' l8 a' e) }8 ~0 Z9 m3 ^+ U
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    9 j1 v6 i* M. B7 ?! R+ \9 c
21.     if(ret == -1)
    ! N+ @  q* C8 X& M$ B
22.     {
    ; t( G: s$ t2 M, @0 u- C
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    ! o7 u. G" ~, l. e+ k, }
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    + |4 e7 b; \: U2 R+ [
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    & B8 F! U1 L7 S; S. t* M
31.     return 0;
    4 J4 b; O! T* h! M( F6 m& T  h
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. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ; k* a9 Y3 _( j7 e2 y2 l
9.     。。。
   1 P" w% E$ U. U. x9 z3 D
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    6 `' e7 z: T) ^" D: w! ^
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;
   8 z: s4 @- ^/ o. t4 V$ t' N$ Y
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ; }( c' m9 R7 n! M9 p+ K+ L6 \
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   . o; h" d( S" H  K  w* o( O. o
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   + Y$ a( b0 w3 R/ ?8 H! W& ]# H
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[])
   ! I2 t7 e; f$ f; `& l. _, ?2 K! m
4. {
   " U6 b2 J5 R3 R0 e, ?: \
5. ...
   0 N- c2 J  u" _& @( H$ u2 ?+ A6 E/ T5 R
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   & k4 h% c$ N* y$ b/ }
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ' D; f' h' f; ~
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   & i8 d# A1 |! V: Z* ]
10. ...
    & X# R/ r  O2 K/ j( z; R
11.     while(1)
    : g2 e% ^/ u9 ?+ A3 Z* F7 v" z$ e2 x
12.     {
    - s, K: y+ c9 n, Y) m
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    - E( f. o1 h" i+ M4 u
14. ...
    8 V* v/ Y6 l2 M6 H
15.     }
    8 F; A4 i, H4 y; C' }
16. ...
    ' A1 c. c9 l$ J4 j0 m' G) }0 G  }
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;">
   ( v4 ~$ r5 m( U! @
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" \
   $ M% l' C- B% o, Z" m- S2 @7 F0 P
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. l' U) J/ m8 a( _2 i
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   % j' w. E3 f- C5 j0 i2 m
7.     printf("preparing header\n");
   1 u5 k- o; X7 W3 B; O9 g2 l
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    % t  Q1 ~1 q. g% i1 [
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    % U6 E; S/ r& p' Z3 d) I8 T1 Y
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    7 v- t; B8 W6 V% m
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 {( G- q2 W9 J7 a, a
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    8 V" l' a  Y7 t' s/ n
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" \
   ; i, G5 `5 h* g& Q- |
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");
   7 C4 o# X% z+ x
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ) {$ T2 j& d2 ?2 |; k7 M
7.             break;
   + G6 c& ^- R- y
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    , Q9 d( j& K$ x; x* N2 c; a* S
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 |, m8 w. q1 A- A9 k) X
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。

* Z* @. u! u, U6 @4 m

$ T3 u3 f. N& E& J0 h$ Z* y二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
0 V3 }" L% M9 D% Q6 n

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);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   4 `. b" r' f1 f. c
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   8 r7 C7 _; c5 a
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   1 Y2 F# q7 [9 R/ @' @
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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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：
4 z9 u% A% P* `" f
  H' M# g% E6 [% j

1. while(fend > 0)
   & O5 z6 |3 w. ]+ n. }
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   5 g3 _3 R2 \& v# Q. q$ E% l9 C" K( x( h
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   6 R: b& k# ^5 S* J, J' Y: d
6. {
   + ~4 z3 d% H! ^' J0 I
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   6 k2 i3 o( s0 J! G
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    7 u. l$ o9 G& V; Q* @
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    - A5 h$ c. Z5 I3 s
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ' r7 E  x8 A1 `6 J# H  y2 j2 P( X
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    : R; \+ p; r6 c2 \* q. u
22. else
    ! J7 Q7 ~& g9 Y; W1 x4 z
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    % H2 p) @0 `6 ^- G3 z3 F
25. }
    
26. }

复制代码

  ?" u1 p' D0 e& f, z

$ f3 ]5 M+ u* b4 O9 u
8 L, K( t3 i+ a8 Y% N. }iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html