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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' O2 v0 h. B. J! N0 Y& ~2 w  c
1 Y6 P) @' z/ V

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。

6 X1 A) r0 C5 L) l2 j& ?

( D/ v' v" G) G5 q

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。

  
  $ S) f- s+ c; i- v7 y. u

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)
   % z$ b0 R% ?0 ^1 d  h% T: T
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   " K: B# ]" v( }6 {5 B+ Q- D
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   5 A) N6 k8 }4 m9 _! W
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   2 F: A8 G9 A# B# A4 q
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   5 e' S# _9 A: v1 ?9 p& R( x. c
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    & W( V* h% A5 v8 ?* ?3 \5 Y
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    7 B* ~/ v* N) R+ p7 o
13.             return -1;
    2 G3 h5 }) I, f
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    8 g8 [  j& s4 H4 ]4 t0 Y+ V
17.     {
    " ^0 p' E" H' g9 M# l, a0 h; t0 V0 ?
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    ) O/ C- \2 H+ d! d8 g1 e/ \5 ]/ f$ f
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    4 Q& R( q: f  f% }. j1 ?: z
24.             return -1;
    4 L, n2 }! i- H' {* g$ E% Z" j
25.     }
    4 ]# `9 k( G$ j; G: ~
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    & _( ?( x- a3 [9 K* u$ k
27.     {
    ! }- `# R( N% ?7 u- H
28.             printf("Listen failed!\n");
    ' h' B; |* r- J  Q2 P' |& B. u
29.             return -1;
    0 y& G9 ?( F% e8 x; r+ j+ Q
30.     }
    
31.     return 0;
    % e7 ~4 ~% ?4 O" f: x. l' @* F
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);
   ) }! r9 o' j" @; t0 D& g9 _
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   % [) X' r6 j0 i$ Q  {# X* U* g
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   * W3 v& `+ L/ H5 n3 L
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   4 d% G& B( r4 d; J+ F' n
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
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;
   ; T: B: j+ n4 @
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ; B0 Y+ b4 R7 E# E2 D. ]  R) C
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   8 m2 i- m& X. }# v5 Y! w+ c
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;
   ( a% Q1 L0 |& D& d
2. pthread_cond_t pct;
   ; k1 \1 L. ?  x/ `5 W7 s* ^& _9 y
3. int main(int argc, char* argv[])
   . T3 p3 d0 o2 N
4. {
   ( T, v8 D9 _. i" I# H
5. ...
   2 Z# k  _7 N% L# p' D) [5 V
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ' R& N: Y6 ]5 n. R
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ) ^" Z, Y; @! ~8 M( b6 I  a' ^
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);
   ' ~2 c' }9 m$ l) l( {
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    ( @/ r! V/ K' u$ {
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
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;">
   $ n$ r8 Q3 t1 ]$ K4 t2 x# _, o. n
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" \
   
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   4 [8 M% V/ [0 u* K
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   5 o4 L% n$ T( t9 J# o
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   8 T9 l' H* a) M8 P5 H8 M
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   6 [9 X$ H0 X9 G& b! q- ~( V! ]- j
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    . x8 ?' d+ s& U$ E/ S+ T2 a( x
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    9 m# y) Z& q. W1 H
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 q+ Z% U: J! b/ ~3 {) H
15.     {
    % c1 m5 I$ h0 G- s
16.         free(frame);
    
17.         return;
    0 l  d4 @, O$ f) F
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" \
   8 ?4 S1 U2 l, ~7 Z* a; J
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   8 ~5 d) P) V1 o- j
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");
   & P% L$ i3 i4 [" i2 z9 [9 W
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   0 M* a7 ~9 W0 _# m
7.             break;
   : |) \  v7 ~- }" @; l* ]
8.         printf("sending frame\n");
   ) U, c$ e2 H& t
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ; W2 G2 C3 F1 f. l  _8 _+ o: L
10.             break;
    2 s+ K" M5 ?' P0 v7 X5 Y2 Z5 x: w. w
11.         printf("sending boundary\n");
    ) t( i$ f1 g# l6 @7 u! M  ^
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ; @1 e! n, b+ _4 `$ @5 N
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % K! _- ?* q# I( D6 L
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>

复制代码

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。

/ G5 M( }  F" m. ~5 x+ I

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
9 s. J6 @; o; R* c

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   6 x! o0 ?/ K' Z/ X) I( }
2. {
   3 x" b6 \* _6 W! ~+ N" K2 I( T0 O
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   * \' [8 f' b0 D* r% P2 ^& y! ^
7.         return -1;
   
8.     }
   + h; g+ n5 [6 T2 c  W5 L4 w  p
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   3 a2 A( ~& X! s6 F& P  C) B
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    $ `* o6 b9 h1 I+ T) P6 ^
11.     addr->sin_port = htons(port);
    # y# z* H' O/ E6 N7 ]
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    & I% ?) L% p4 {& \
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

) f1 I; f0 S. ]. M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：

# i$ P! X+ c8 n1 W! R: L- W* @
2 x, F3 q- X2 F. O" _

1. while(fend > 0)
   0 ?) O' S& {; x+ w% q$ [
2. {
   3 L0 B" a; A3 L1 D* J3 s2 }
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   $ Q& y5 L6 O' Z/ T4 g% l
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   3 v) U* S+ w! R  L' Y  Y& r
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   * O& S& B  Q7 S8 ]! Y
9. }
   
10. else
    - }* P" W9 R- L1 c. s2 B5 `" s: g& C8 Z
11. {
    , [& @% E: D2 t
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);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    3 d" E4 N( O8 H# P; r9 k
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    8 S. v! |( i7 E7 M% x7 |  E9 e
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    ' @1 M/ Y% W; z
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ' c5 J/ s. P0 S
25. }
    3 r% K: F# ~# }' K
26. }

复制代码

; T: n' q" m# G. B; U

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