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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" \& A1 D1 t( ]2 {$ A9 f! U/ ^. I

6 p$ e. G2 d4 H; o5 X

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。

  
  

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)
   ; k1 B5 B! M# a8 I
2. {
   3 i) e7 b2 x! U
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   + J  P2 l. r6 \( @5 F- i  b( T* f
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   ! U- U  a& j0 J% d* n8 w
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    ) i8 y! ]# D: a/ y
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    8 k) F  j& l" D% S
13.             return -1;
    
14.         }
    ; ]3 s5 l5 ^$ c+ D8 M- v
15.     int on = 1;
      H0 A0 U+ a0 ~- o) m- F" D; d6 n+ t, o
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    6 E/ @, d+ u8 ~. e
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    5 b( m9 j0 O3 U# L2 n+ J) r
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    ! S% f7 \4 V$ W* u( D
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    " `3 m' w( Y1 h3 ~
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    / ]9 o0 ], B* _$ R' t! k- O+ X3 X& _" R
30.     }
    , I/ ?9 F9 g: Y$ A  b) g4 e
31.     return 0;
    . o* }" o3 D9 T6 C/ u. u2 e$ q
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. {
   + Z9 ?) B+ B$ t7 w# a. |( }
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   ( j6 r4 l3 @) I+ T, a9 J: u
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   : z6 O; Q4 Q% ^
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   $ Y, C3 C' `( Y) o
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    8 L3 m3 y/ o! {
11. }
    4 J1 U' \2 v$ s9 G! A, j
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);
   6 j( M: M) z7 t! g. Y
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ( }4 b& L% ?/ e# a* _/ B
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ' ~8 c8 n1 j, Y5 T7 n
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   " }4 z, ~8 K  M3 G& G
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ( U5 e# g; E8 M6 U3 V$ 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;
     L/ Y4 N9 |  I# V6 E
2. pthread_cond_t pct;
   7 z/ i" r- ]2 T9 ?! a
3. int main(int argc, char* argv[])
   % K: ^; o/ @4 h) E- i: l# ^7 ]: l) y3 h
4. {
   ) ^* h% A3 v( ?% c" ]; |
5. ...
   ( i  v# @" A/ Q" ]
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   / z; p# [. n! d6 q3 U) y
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. ...
    
11.     while(1)
    7 c5 X% ]' j  ]& g* K% l# U+ O
12.     {
      \" @0 N; N* ]' H3 V
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    . ^5 k. ~2 e* s2 ^
14. ...
    
15.     }
    8 A5 D; j7 ~% i0 j
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" \
   0 {& T# n* g* @( Y) z- A+ I
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   4 ]: T/ g& h" U& i: P- H
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" \
   0 M( ?# ]" d) W6 ~8 i7 ]( U+ ?  U0 z
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ( P2 j  z) d* O7 e9 G2 W
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
     s# t( J8 ~8 l& {) o! z
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    ! _3 [' d. ]3 v6 J7 q1 J+ {
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ) F# K9 q( ?0 l: G9 W: B% E% a: l
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" \
   3 _( A% \: v2 K  a, g% o8 |+ i
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ; Q9 c8 i. R" ^( ^! A8 L
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)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   9 ^- J6 E5 v+ q: P! z- G$ o
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   $ ]6 j  z4 F% T
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / B7 S8 u7 F0 h% a* Y
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。

) o+ v, H( _0 l2 V9 F7 C

' l: ?7 M0 H. E" J8 d二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
6 m7 e) D* s3 G9 D8 ]

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   : S5 [' s( i+ I$ {$ F1 n9 K
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   * j4 ]: i' E+ c1 ?
4.     if(*socket_found == (~0))
   4 Y2 Q% S# ~5 ?8 W
5.     {
   8 _1 j+ E- S4 t/ `. P% Y' T9 `8 F
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   $ W; v; t6 Q1 B0 X
7.         return -1;
   " ]1 ~/ P- S! b( {% t, m
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   - {* _0 ]" Z. P' o2 r8 B- z
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
      _. Y2 M7 {1 \, q5 Q
11.     addr->sin_port = htons(port);
    8 U7 U0 ?9 @. d1 n; Q5 r$ e
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    3 J8 M  E* P. H' x' K3 T
13.     return 0;
      g1 f0 w; \7 x+ B- l- u
14. }

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+ J9 N. f% M/ r8 G
% v- g( D. L8 u6 S# x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：
: X5 ?. D& f: ^% {0 N
# ~' ^- T/ f7 n- m2 `
# y' p- b, j2 Q3 W/ v4 g

1. while(fend > 0)
   ) u8 Z, D: [7 i, n! p, G
2. {
   % d9 ?- u4 \4 V; O4 v( M
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   * i+ W4 g$ K' G
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   - l3 g  D$ S. `6 T2 y8 |6 T
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   . |- {/ e& Q7 |9 ^9 h$ {# a, v
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   : P8 J5 F+ h; p1 g3 Z& \
10. else
    2 p. e4 p+ j. N' y$ N
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    ( F. N/ ?6 g* @# t
14. }
    / i# c2 ?1 H/ A  r$ X) A6 v
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    " G: C; h! K+ s+ p% H; K
18. {
    4 p4 v: {9 _  s* r' |. D
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    3 b  ^* g, M% m5 n, `
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    . t) z& w6 A6 {3 a- _0 l3 \
23. {
    / f3 l! c0 d8 _1 d; W  ]. [% L
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ( [8 K- ^$ v( I" U4 D1 k5 E
25. }
    
26. }

复制代码

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