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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! z7 z0 Y* K1 q/ S" Y6 v

2 G& t7 O8 g, K1 b

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

. L2 d4 d+ `8 D- D# S% 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。

* A( L' ]/ a- }" z# w; n$ t

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。

  
  ( l( n' R5 g! C; Q

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)
   
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   - M1 V' L' n3 }+ _$ w7 d$ ^  F
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   0 X7 [. y2 A" C7 \
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   # X) c# c% P) F! E
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ; B% Z/ z; z9 u4 B) V) R
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   . K" X1 Z  r) m) G& n6 x
9.     int ret;
   8 k% F) \" X* a* _* g5 D. C
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    + @. W& Y6 h) r" s' A, v1 K
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    % r; e% _5 E) n: n/ T# Z
13.             return -1;
    
14.         }
    0 p7 }  x+ ^4 E/ D9 f& s$ s
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    ) D/ p- G% `1 g
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    : A9 l. [& A' Q0 o9 M* ]4 ^" L
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    # K! K% m1 W0 T& _5 A) T
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ' E# {& f+ ^' L" a7 d
27.     {
    3 D6 S: R% E! c' W1 @( [
28.             printf("Listen failed!\n");
    " t" j! N2 x' w3 `  D* p4 y% @) r
29.             return -1;
    
30.     }
    5 u  w1 Z. f. _" P. x* G
31.     return 0;
    # _3 m: |) ]0 i4 K8 K0 j. D2 g7 I
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. {
   - y/ I9 m+ N0 ?1 q8 ~& }2 C
4. 。。。
     J0 I5 t3 r9 W, @
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   + g* G& T  S* a; J$ f
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    / d' g* T, ]7 @, m
11. }
    
12. 。。。
    ! M" c! |- y$ n. x; A9 w  \
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);
   4 s/ x: q4 M6 C8 Q# b
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   2 n  \. h' U# p* @
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   : J5 q/ c/ C' t
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   0 k' x# b/ q9 A
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;
   $ m- F! `$ w  W0 R" ]( ?
2. pthread_cond_t pct;
   ) M& p, M& j* |9 F
3. int main(int argc, char* argv[])
   1 G8 z: h1 h3 x% ^
4. {
   7 t9 L5 T9 r$ E# ]
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ) o' i0 X- |1 K6 e- N4 |( x
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. ...
    $ r4 p, w# q# D5 B1 ?. y
11.     while(1)
    0 {9 i" I: i, n5 N
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    6 J& Z7 \  A# }
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 R, B7 L8 Z; T; e, i
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ( W4 R9 p8 j: z  m; s$ ^
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   0 b/ b9 o7 i) E5 I/ W+ g2 {
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   2 n$ \( |6 w: _
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   $ m7 I, t4 C$ l- ^7 L7 l, e( j8 s. ^/ |
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ! x6 C  v5 a$ i! d9 }* G3 ^/ G, R5 J
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    5 Y% B5 c3 R( k6 J  c/ T
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ) e  o  q7 M: W8 a1 ^* f
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;
   ; a, e7 v+ S6 d' Q( |
8.         printf("sending frame\n");
   - ^! y. @) s( C
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   % \9 g1 d9 q1 x; \3 \$ I; \
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    ' u$ ~( J' T3 y- I& A0 |8 ]" E4 r
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    3 |) o: k" ]1 {
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    6 ]- S9 R, u1 l% g9 r  S
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。

; I3 r# {2 J- F; Z

. ?+ q( P6 Z7 Y6 d6 Y  S3 Z( B2 p8 f% C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.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   8 y; p  g$ U! q8 @$ H9 A2 u# R
5.     {
   . z9 W9 W5 `+ Y& y6 R
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   ; T8 `1 @, n. H  h  W- C2 t
8.     }
   2 m* p' v/ X& @2 f
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ; [; |. y- X: r8 D
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    5 w6 T6 l9 M* r" F
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    1 e. z9 D/ B1 {* t* y! _, m
13.     return 0;
    $ O# z! T! I, n( X
14. }

复制代码

$ |) a  b* _* V; O$ n) `8 y8 |
/ y, \8 Z8 H$ J+ x/ F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：
+ T+ ?/ {3 m! V' b

) O$ G. r6 S8 G1 h9 X8 m

1. while(fend > 0)
   6 I7 r$ L( o- m+ \2 O# C  z
2. {
   1 F2 _3 R9 K) n, g7 e
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   & U2 [) i4 P8 y; r: p$ j
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   . {4 ]+ R% s( ^+ H( m/ W  t2 z
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   . z3 M# \9 r) e, C8 j
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   1 M4 r& X6 s+ o, ]
10. else
    % f4 i/ I. @1 x8 q2 D! H% U, F
11. {
    + N( _% J: a. z, d' {
12. picture.length = fend;
      ~4 f: i- q. i, i3 }( J
13. picture.fin = 1;
    6 g" j5 S1 y  g1 D& ]0 Y
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    & D! ?8 A5 @& O% J  D. N
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    4 _8 Y& d8 `7 b
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    ' x* G7 K3 ~% J1 B9 o4 {' N
21. }
    
22. else
    $ r8 N  ^* D$ y/ p% S, T7 U
23. {
    " y5 o, P% t1 ?/ }! _1 K3 G& e, F: ~
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    8 B6 i( Z" V$ V" ?* @4 G" W
25. }
    / e. H- ^3 `5 b
26. }

复制代码

/ n( d  w, \9 B1 T+ W4 F
' W1 s# O  M  s5 f/ _) p

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