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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4 v& d) S& F  W# w- Z' F! Z! s; M
7 ]) o9 E+ ]: I8 c

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。

& b  I" i! {, W( W- L/ ~

% B$ l, s5 V4 U8 D1 n0 o4 _$ U8 U" m

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。

$ u: c' b9 T8 [  J0 q4 T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)
   4 S8 Y% U! x/ J9 D* O
2. {
   & a# t& J- G! R" P1 R
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   7 D$ h8 U. e. H9 N
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   $ Y# y- J, V- t, S. |
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   4 k8 S/ `# W3 F( E3 P  B9 ^
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ' z: j- I5 i/ \* Q1 O
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    1 ?7 X( K+ w2 s
11.         {
    / i% W  F8 I0 v: a
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    0 v0 p7 r$ d( S1 P% [' H) _' E
13.             return -1;
    
14.         }
    ; g# }; X$ p8 R
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    $ m0 j5 |- ~3 j* g* _8 b. ~
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    ! g; D9 G5 I# A/ u+ s
22.     {
    3 C, F1 f  B. @! H9 I& E
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    & [- [9 d0 X9 r8 S* Z, p6 r6 q% U
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ( J2 q$ k5 P' U/ v/ k; t
27.     {
    , p+ T" P5 }3 f% g2 k
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    1 E, p. G8 B# c; a$ U( q  x
30.     }
    ' K% M! @! U% g, }' e( s! x
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);
   4 |2 L8 t: @% a
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   . @) q. \2 C7 ]/ b3 S
4. 。。。
   
5. while(1)
   ( x4 `2 a! a4 }! r. ]
6. {
   5 g' r, I* o( J! }% ^
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   9 Y1 p/ [' O8 X9 e9 v
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   " C$ ?5 K9 x9 {# A& P# T
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    9 q. V2 c2 p7 f3 m$ `
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);
   1 r; v0 H7 ?8 L. k
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ' V1 w' d/ L% ~3 Z0 |6 }7 S
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   , N( X7 B# a+ b' y& |! u
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;
   % W4 A' S# s' h* r! x" q! y
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
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);
   / O+ G, F6 T+ L/ _4 P; W3 p
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    3 q3 W0 Y, V# E1 b: c. }) P+ i
15.     }
    
16. ...
    $ ?' J/ Y- L! a2 k' Z& {+ [- T% k
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" \
   5 E& A$ V8 C3 q1 h+ [8 I- b
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   : y! F0 V- U6 T' p- a) \. |" B
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" \
   ! J) \8 g3 `, \2 _. O
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   + n: U8 S0 i, [, n
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ) U. }, [" K& n" d5 x9 |4 N; v
10.             STD_HEADER \
    + B) S+ M/ u9 e/ ]
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ( s: W9 F$ w0 O! y9 ^: y
12.             "\r\n" \
    6 v+ {( n5 `+ m
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ) C- ?2 b& B6 _9 J0 u$ x8 H
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    3 l7 j. d7 R5 p9 ]5 q* Z- w
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" \
   - z8 Q" ~, X! Y6 D' u) y7 Z' b- K! M
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   5 I4 a5 X1 d  v: R7 A
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   5 b! X# ]' N+ O4 H! ?! d7 ]9 u
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ) ]9 v8 m6 ]+ ]5 E7 E
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   1 T5 v2 M- W: V( |2 q% W
7.             break;
   0 t" y) J9 Y4 C% h! Q8 b
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    + G3 `, v# s6 l# K/ k$ h1 ]5 x! c
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。

! x. b1 p( Z' ~5 e2 f3 O/ ~* C二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
' H  {- }$ `! x& {7 d

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   # E. o) [1 Z# W0 Q9 o, S
2. {
     c$ F. P$ j4 c, ?/ K2 S! y
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   $ |6 S( P9 W7 r
5.     {
   ! C: B) x7 N9 T/ A& Q& O5 o
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   $ N1 o8 d  R; y& d4 M. v9 m
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    7 I; L: Z  [6 I5 r# e8 @# K: V
11.     addr->sin_port = htons(port);
    2 b$ I6 h! j" S  o5 i# k
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    9 z4 Z& m, y& \6 a
13.     return 0;
    
14. }

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! n" y, t: e4 G- R" D. ~+ |% W
1 M2 l3 y  {  A, 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：


9 v3 i6 t1 Y; p/ u) p

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   0 m; Z% |  Y. x8 P: a. O# H
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ! l3 }7 h' ^1 T8 s
6. {
   ' H& [$ @  S$ e
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   . s6 C2 m" s& S* ?3 c! J3 N
9. }
   
10. else
    ) _; f& l5 K& s5 Z4 ]
11. {
    ! A9 t, H% ^. B2 a1 {
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    - W6 N' [6 @5 _* m4 f' Q% c8 y
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    . C3 Y% I# N2 B
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");
    ' g# e7 u. T' {* l- `
20. return -1;
    7 G& X4 @4 S, _* T
21. }
    % h5 r5 S1 J8 y0 S- V$ ~
22. else
    2 Z# q% J7 w; v  o* ?  t
23. {
    " |9 }/ D& J+ x" C
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    " x1 n1 F# [7 G6 U! i
25. }
    ! {; @: n- L# `1 G+ n
26. }

复制代码

; u) G  R2 ~( y$ l4 y& f
' x+ \# H& x& O" F' |

+ O  q+ e3 _8 _: j% m9 ?; Z
8 O: C8 Q5 B# t! f5 W  {* giMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html