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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3 \- _9 t$ R) o1 g$ ~2 h0 H& d

1 d4 U4 l% ^: a/ Z+ 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

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。

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。

  
  ' W, c- P" r& k; D: D

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
4 \0 `/ J+ r1 W7 u8 [, a, \

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);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
     |/ }' t# i' j7 N6 D4 E0 |% s
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    4 F" [  n: v$ W$ h
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    - V( Z4 u1 [% q
14.         }
    
15.     int on = 1;
    5 ^' A; i4 F7 {) b- G9 j, Z
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    7 C5 n  a# {/ K. d4 {, \
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    5 v+ e" `- S+ j' T4 h0 d! N
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    * |$ l/ a2 S  x( N9 u$ x
25.     }
    * R2 W. y' O3 v7 Y* T
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    $ x6 `8 U* `- X1 k" z
29.             return -1;
    
30.     }
    
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);
   : N3 F* A4 S3 F! v0 V
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   - \) P* g) l8 H: q
3. {
   
4. 。。。
   " `; Y3 h% K! e7 ?0 R
5. while(1)
   
6. {
   * @! d9 C4 U- M% A) U
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   % r1 Y8 I. D" S4 G3 k
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    2 w8 ?: J5 F4 o8 T$ @
11. }
    " N' t( `4 o1 }4 q) l& h
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;
   , ^7 ]5 {$ \  ~2 v4 ?$ F
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   / b8 T! k5 T3 ~! Z& d- O; E
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   1 _6 N6 x' [: I5 \5 r5 H. K6 N
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   1 a7 F' p" F2 {6 A
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;
   5 h, q8 d" g& h
3. int main(int argc, char* argv[])
   " W+ k# G1 x5 h( \7 H
4. {
   $ ~) v) I0 _8 l6 t
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   $ H$ P2 o! E8 P% Y1 X4 n4 _
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
     \% p" |) h" x9 M" |# y4 |
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
     G# F) I. |4 @7 Y; z
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    4 C1 x* K9 e" q$ h2 ~  D  C. N
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    / G; L" b3 {+ Z  X# b; q* E
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    9 R8 G8 p! x0 a- q
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;">
   8 r0 \' G  A+ B2 H9 o
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" \
     f" s' Q" H; ^
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   : ]* t! R3 |2 p" N: e
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   - m1 X- y' _3 [% r6 I4 B
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   / N! h! C% v, P3 O
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   8 V7 _3 s' X6 Z( X1 S2 B" U7 U7 C5 b7 z
10.             STD_HEADER \
    % `! o4 S0 W: T1 T
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    + ?) F% h  y" v7 S, J6 q5 x, X3 M
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    4 ]5 q- a& i" E
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    2 Q' q" u3 r: W0 H0 x( D% s
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" \
   1 u0 z9 l& U- _2 z& b
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   7 d. n0 \2 h, @- \! J
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   * A, Y" J+ A: a& x6 C. R
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   6 x( L9 P# b: L7 c7 ?$ U
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ' O( _% J+ U, `, v& s. w1 Z& t  @
7.             break;
   9 G; R! y4 L5 Q* X& I2 i  k
8.         printf("sending frame\n");
   + y- H' f2 a$ d
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   6 k% Y3 `6 ^5 @# C  {
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    9 L2 }$ F# c( D+ M' f1 v/ \" 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。

7 W1 r' m8 B6 k2 {. {5 }2 ?) M

+ r& e* H1 `) H) u二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
0 V' ^8 {, D) `! {5 v$ W

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   $ h. w% Z: n1 \: ?
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   : ]/ c5 j7 y# ^6 j( U
4.     if(*socket_found == (~0))
   & h9 e9 y6 x$ _) J" e  z& v2 O& t- f
5.     {
   0 H& f/ t& f+ [- J/ I* s
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   " y; m& y5 U/ N% y
8.     }
   - I/ Z' H2 B. k
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   # o( e7 p! c4 Z
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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8 C+ E! S3 P, \$ L) S) B1 E) n* ]
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 k& y* h9 O( C
4 t9 q% q( g% O1 a! f6 m: F8 x. j6 }& _

1. while(fend > 0)
   9 r" W: O) l+ ^2 r( G2 x% M8 L( D
2. {
   ; ]4 p' W+ n! h7 L
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   - S" `( V5 @) X1 O$ q- u
6. {
   ( y# |  k7 w4 O3 R
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    4 v( Z/ R6 V# @+ J# p' k* j. n+ d
13. picture.fin = 1;
    , Q; ?5 m# f( C* c: |1 `' m/ A
14. }
    3 ~$ D& k6 \6 }0 |/ _# y
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ; r2 R1 {# r; e2 Z, I1 p" v
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    ; d* K+ {3 l9 n
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    1 u) `/ a- g% F7 b/ H. z
20. return -1;
    3 _0 _7 T7 I. {% z$ v5 {9 U; \
21. }
    0 d: y" L, Y0 G7 F
22. else
    
23. {
    ) [3 l0 E; K2 `
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    % h4 g$ N& ^* l+ i  Y
26. }

复制代码

' T% M+ I0 K7 I2 a4 b- W0 r7 E
6 F% W. \& a9 U

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