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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) Q* w- S# O) ~$ I$ B* ^; O0 O

2 j  G3 h( J( e3 J5 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。

8 s1 Y7 u9 j, `3 X, ~

8 S) h, l- \! v% k/ s. @* V

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。

+ \3 X0 S: n$ P, h* u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. {
   7 z  C, `. E! A' m: L
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   3 ~7 z3 N$ {* M, q6 h. D3 H/ P% S2 p
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ) _0 n* @9 J9 {4 g
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   2 V* m+ ?: K9 O* E9 }7 d
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   " L, g; R: l4 B. |: A
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ) p* z8 v! K2 H) L: {: v" c
11.         {
    7 Y' E1 W/ E+ @$ l
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    4 x. d) }' {; y6 G5 K
13.             return -1;
    1 F& ?* j( w' h$ d) |2 |& d
14.         }
    6 J- y' d6 }6 q- c6 O' X: G
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ! J& K( o/ k( c
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    : L( l/ E) W* R- K" E) ^/ k; {
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    " i5 J! I9 c& t- V; k
21.     if(ret == -1)
    0 e! ~  N2 V5 A( {  _' g; {
22.     {
    ) `+ H& l* u9 z5 R) p( ]" i3 P: R
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    ! J' N/ Q5 E* ]5 n' n3 F' i1 w% u
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    7 W8 g0 }; `  \) \" \# L
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    4 m5 v. o* \. ]& }) K9 h
30.     }
    / m2 K/ [1 e# ?* Y" j
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)
   1 v- H2 z1 a2 i
3. {
   * Z; N; W6 }9 W
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   # R3 Y1 |6 M! P6 z* g4 W* W7 r% X
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
     z) p" K% H) s
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   8 c1 t3 B# ?2 E3 U0 k
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    2 B/ E. U. H) P& Y
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);
   + N% I' [- v( P9 y, q, d
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   , V3 A3 M, P3 f$ P+ G, @
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   # u* e7 ]7 Y0 Y" O; V, C3 X' k( |, ]
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 R( l$ F) O1 s% z  ?( l# |
3. int main(int argc, char* argv[])
   6 D, n+ T- F& j5 ~/ R
4. {
   / @, S7 x( W2 Z8 h& `
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ; U  v, D: R: l
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. ...
    ; S# i% B1 [0 n; q& g
11.     while(1)
    
12.     {
    " c5 d+ O+ ^5 t" W+ e! z
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    - R4 S3 |8 `& e1 L
14. ...
    % Y+ `: ^0 F3 ~( n! S/ N6 E
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;">
   ' ^8 }3 j" d7 U, Z6 O1 B/ i8 t( f
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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
     f5 {7 a  ?9 T3 }2 m! k
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   & d, @6 E5 q5 V; Y: W) ?2 L
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ( e  P+ z$ ?! i7 |6 i, [
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   5 |: A5 a$ a$ Q
10.             STD_HEADER \
    ' G3 T% m% d+ |8 g. F
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    + Z5 i, v3 V& E9 q7 h+ y; N3 a. s$ _
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    2 c2 c* w' h7 I7 o) D8 n
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ t, I- V) }$ @' A/ G" B
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    $ c6 |' Y+ U) R  w) U
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" \
   ' Y  H% _6 ?- d* n: H: K
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");
   # M6 x& i" L: T6 Q" u
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   1 s: ^' M$ P* S
8.         printf("sending frame\n");
   + M- F9 u5 W+ e0 H3 t( s  |
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   5 n/ D5 b' h& v1 U) V( Z- j
10.             break;
    7 z( {" D# ?- Z. I  c
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ; n9 _( l8 ?9 `  |# v8 J
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ( g' X! n% H# p
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   $ {3 }3 f4 N& P# w8 R3 U1 ^
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   # m9 q, N# j6 s* K; l9 ?
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   ( _2 L" x% Y( S) o/ ]0 J
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   & [: {( Z$ H( @" u
7.         return -1;
   / l1 c8 Q% W( y2 g# H& _! {
8.     }
   ( w  t" c' A( @3 W
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
      H8 O- j5 m2 h' Z" {
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    / g- j; y3 a/ L" t0 J1 I
13.     return 0;
    
14. }

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7 p2 {0 A! m) a$ Y: f# Q
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：
# i# }# y* P  U, z7 a# t  N8 w  U
' V; O4 w) w  @& R  j5 @4 ?

1. while(fend > 0)
   
2. {
   ; a. X8 g5 h( h/ E) ]5 j( `
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ! |) E* Q. {. c2 e( B: `
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   % B1 c5 G0 Q4 i/ y% p  {
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   8 _( n3 b3 ]( X, |( a4 p/ I/ _
9. }
   6 b  H1 N2 r" Q" n0 ?  ^" i1 r
10. else
    3 B: Z$ n+ L. p8 D
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    , R- F; a5 S# l
14. }
    4 c; }# v) X, _- Q
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    # y9 [8 K9 O4 e+ d( N; r' U
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    " Q: n8 Y' b' |
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    ' [. {  k. y6 P1 u) a$ C
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    + C, @7 u! V. _. Z" |5 c4 Y$ E
26. }

复制代码

) w, w3 x; h) q0 G. @
+ b6 G) m% j! Z) t7 L6 I8 ^" g2 ~

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