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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/ j: Z/ M' c8 q/ i% I$ W: ]. p
! F/ Z' G8 p8 x, Z: @+ l+ x1 h3 }% j2 Y* w

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。

& Z1 H# X1 P4 e" F0 y0 g

) i/ G0 A0 W' o- o0 k/ j

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。

  F1 h# ~/ W/ j  I+ q% `. N# c4 E一、HTTP网页服务器
7 _# w8 F' ]* @9 G, N+ h$ o% y/ v

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.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   8 {) r4 E+ F0 m" [
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ! O( m7 z+ z) w- h/ e
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    ( T% T7 [7 m6 P
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ) l+ q- k1 r$ w; L6 {6 a
13.             return -1;
    
14.         }
    - L$ U; Q6 J  }
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    " i& b+ `8 D/ q% E/ G( D
17.     {
    + a+ }. b. U( X2 {! u# C0 x' O
18.         printf("setsockopt error\n");
    $ I' L) J- p. b5 r7 {
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    # L0 {) a0 _+ S* n  [, `- e
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ) Y! M) ]% z* j8 S4 f
24.             return -1;
    + K, }1 i, a* q& s1 c8 S) l0 ^
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    : h5 y. }$ f" A/ }8 I5 |8 z6 V+ 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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   * N8 h$ T! Z8 T/ y
4. 。。。
   
5. while(1)
   # ?5 U8 g( \3 g/ ^
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ! m% D+ o9 w' E, v
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   0 p' _8 u, n9 P  o
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    2 V! ~  @5 W& X3 Q
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;
   * M5 w8 l+ h5 X# M5 U9 y& }9 s6 Q
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   % u, g4 B) s( j# }' z  A; [! i  Z1 e* p
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;
   3 Q+ @7 h' U' p$ V
2. pthread_cond_t pct;
   + l2 G: \1 p% Y; J4 h; I
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   # b9 k. g8 c0 m
5. ...
   1 {; w8 T; c9 y+ a/ ^1 i7 |
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ) Q) S- c; B( ]3 F# ?: H$ D
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);
   1 T7 e1 }' x7 O3 Q& }8 o: H
10. ...
    . D! q/ Q( @( R0 N, R3 O
11.     while(1)
    
12.     {
    4 K: ]5 r$ n- B5 O3 E( S
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ) |2 @/ [8 q& H& H7 r- E
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    : M! z; H$ J+ m/ a$ a+ ^* T
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;">
   ( g5 b: o/ N. G8 _* M( _' C- m( v* t
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 B# E5 G4 E/ N) e6 _- z3 T
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" \
   ' W0 _( c1 I/ s. i% @' ^- ~
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   * b- [" G/ n' Z7 b* o
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   7 s5 l; S8 k3 J5 w  d
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   4 R5 ^2 p( k, y8 x, c
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ) C* T" S, w+ e" Z5 O) k
10.             STD_HEADER \
    * E' p  p- U: ?& X  V
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    $ U- r/ E$ {+ y/ D
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; i, Z' f! R3 B0 [6 l) v* o
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    9 z( I" L4 t1 C
16.         free(frame);
    1 u" y$ K, l$ f
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ; J  u0 `0 |. H6 z" R) A$ w
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
     u& q" X+ Y  B. `$ A) `
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");
   - l- P9 w3 B/ h0 f  [5 E# w/ L
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    & C1 M* E9 s9 \) f+ c- ]
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ T3 g9 K7 P' C$ @7 Q/ e
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)
   3 `, K. d9 U6 A
2. {
   1 L" a% Z1 k# F& ^; |
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ' \' ]. w# Q* q. x% h
4.     if(*socket_found == (~0))
   * K* i. e& g7 [, e5 ?/ X  g
5.     {
   ( F$ W0 Z- M* h( w( b0 i
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   . d# D& _' {* N. F- r7 Y
7.         return -1;
   5 e7 Q2 t4 _3 t  M+ m5 ^: Z
8.     }
   / L' F  k% y9 Y( p
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   2 r0 r0 l$ k2 H& R2 _$ H
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ' \: x2 z7 }- Y
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ( c: h0 N# G5 L5 I# b
13.     return 0;
    
14. }

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+ Y* Q  J( N- ?: Y
, y# A+ B& z7 ^# e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：

1. while(fend > 0)
   
2. {
   ; C5 H3 |; f* p7 M: L( G( C
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   7 s! q" x6 t8 g& X
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   . o# v/ U3 w& \, o# \( b. _- p, _) N
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   - o( M1 U1 B: P+ Q6 d; B1 X! B
6. {
   5 h" F8 W6 r+ T7 {% i5 S
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   ! s  G9 U. w* B) i9 B9 e2 n# V! s6 l% v
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ! e; c7 m/ z6 F* K' J7 \: v) E1 C
17. if(sendbytes == -1)
    " y' X+ J: }: p' C. _
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    * m1 U1 K+ _: L6 E2 o9 j
20. return -1;
    6 U) m/ Y4 [" x+ b" z
21. }
    
22. else
      o* V! b$ M7 M
23. {
    9 Y' R9 \! |0 k% S
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    8 n9 S7 [7 z$ w8 n
25. }
    
26. }

复制代码

  ~: J$ S' G" s1 w2 j* niMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html