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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# I% |# p2 q2 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

4 X2 C; q& |! [* w3 n

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。

% X( Q3 o* F* O! ]2 U

3 ?1 P* L5 {+ g% |5 j' ]. c

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。

2 }5 s% ^% V6 @  d( p' F( x# f( p一、HTTP网页服务器
& Q9 ?2 X+ ^% Y" g

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)
   " q) z/ [# Z2 X$ T& \3 G) x; @
2. {
   + E& F( p* v* ?" I# A4 X: c$ ?
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   2 q+ p! c+ E% z4 B
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   & M/ S: f! A8 a0 X! X( n! ^
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   0 X0 @; t! v6 J) M8 U. M9 W
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   3 J( W9 B& f5 q$ ]
9.     int ret;
   5 M8 P. F- W- @0 Y+ B
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    : Z5 _( i; N& W9 ?# c" ^
13.             return -1;
    
14.         }
    : A/ u  S* s: i, h) {9 f5 x1 Z) A
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ! y* O* i' p" Y
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    ; I7 F6 ?- ]+ F) O2 I& P, k
25.     }
    + R9 D1 C& I9 f* R; K
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    7 {7 m6 {. S* ^$ {5 l9 ?& l
27.     {
    ' r) M, E. ~/ y8 _; t9 d. k
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    5 b5 y! W, t& d; p- c( n( ?4 e% s
30.     }
      R. g  a+ 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);
   ! d. f0 u9 Z" z
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   6 ^: B/ q' S* {; ?. O
3. {
   9 v' _/ I% j" D4 g9 ~' h5 n; W* h1 D
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   8 S- ^4 f* O% N- J
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   0 z  g/ T! |! ?9 d
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ' s" @/ U- G5 m7 j' y( N% M
9.     。。。
   * W/ o/ x4 h6 [0 w: {
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    8 L( U5 [' E' M: X! K
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;
   5 ^- R: e  r2 c( `' H
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   9 c1 q4 b) t) \7 W1 {6 B. @
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   7 h+ B( u' q6 T( n0 q
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[])
   + @1 P. ^) n% r
4. {
   
5. ...
   8 x: q9 L. f: `
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   1 s' b. K' N$ g- o- 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. ...
    : q8 b/ b0 J: d3 S. Y9 s1 W
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    - p. s( z: ?) v: l4 I9 v$ t0 K' b
14. ...
    7 q2 K7 H$ k! h3 @7 _
15.     }
    & }  C( ]; H9 C* m6 ?! N1 U9 ]
16. ...
    : [8 a: \; ]' @: N
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" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   6 u+ U0 m  D/ O$ S3 n% w
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   # E% r" O/ [/ _% L) J+ ^
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ( {& \" \  O! c
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   * h' y; G9 \' }8 k/ E8 h
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    7 M: |- q8 n4 g4 b# d
12.             "\r\n" \
    * y( [2 ^. T! D0 `
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    / ?" C& @5 V8 ?+ f$ Q
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / D! f* [3 ~5 r0 C* [  v
15.     {
    ) T2 A" P* X4 T
16.         free(frame);
    ) \2 w4 s2 ?% [; f) r- {; ]% U! a
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 R' L7 h% }7 n/ e
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ' O( w" A9 N( Q/ E7 t
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   2 s0 T8 L: H, `, ^$ s' v
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   5 ^+ }1 e  d- w' s
8.         printf("sending frame\n");
   ) k; K3 r) S6 n1 o$ t- `" \
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ) I- R" v' F! H+ q; n( L/ x, v
11.         printf("sending boundary\n");
    : {2 {' h+ {. Z
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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。

2 s2 F3 I+ _, e: k6 l. |

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. {
   ) W6 M2 p5 r5 p7 s7 g  f7 O+ [% T
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   - b/ ?7 T; T4 j, q+ |/ S( V1 _
4.     if(*socket_found == (~0))
   ( U% D8 U7 P! c9 g
5.     {
   1 k- L- Z  r$ j
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   % I/ g9 u: W$ o- M  m3 h6 i
7.         return -1;
   
8.     }
   , P/ f% I& t! x$ b
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    8 r6 b( s0 r# q+ p$ Q. W+ w
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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7 j9 `, a6 m. J: S  ^% I& I7 @% h+ n. V% r
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 H; f0 L' h5 j& {

) H: X4 h. p& u; S0 D

1. while(fend > 0)
   
2. {
   ) D' s4 g. S* ]
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   : Z. U5 t' T3 I7 g* O+ d& [  R. ?) a
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   " f7 S+ c' j+ h) H
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   # _: x8 k8 @. O( G# a% c
9. }
   
10. else
    7 B. v4 q  K% y2 j2 |+ i4 O
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    0 Q1 z1 _0 h3 T2 H& y" u) j' v' E
14. }
    , Q& C6 h  S2 x0 s+ l: @
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    8 }* _; @5 t/ T0 u
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ' I$ G" O# c% d0 Z
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    + B, Z# {! |2 _, Z4 |8 v
20. return -1;
    
21. }
    9 W& k5 ~8 f: `5 ]3 Z
22. else
    & `7 O$ H, C9 a6 t% ]7 {, ], u) U
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

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