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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) H2 v: _9 s7 f

3 x5 I" e5 h/ I/ A

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。

  
  0 Z- X( x8 o, {

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。

6 T4 r* f  Y7 K# U( V* H一、HTTP网页服务器
4 w. k: A: C! A6 S

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 H" _  L+ N+ M5 S* n
2. {
   1 C+ ?, }5 T0 t; s, e
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
     }9 a5 f2 c/ j# N  X2 A  t
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   & T5 Q  ]. y  U5 D2 A- K! K
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   5 d6 X! u6 Y) s, Z$ k) e' S3 R' M
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    9 b! r+ x0 [8 r" K: S: I+ `
11.         {
    1 l7 ^0 L$ G- H4 l4 j
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ) O) h# ]. t" I" W, N8 g
13.             return -1;
    $ l$ s' i; X! {: f3 P, d
14.         }
    0 b7 g' \2 C8 _; M  M3 E  b3 n, o
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
      d- W5 c2 O" T. l7 T0 H6 k. t
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    $ z( D# B/ g3 |6 _) H
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    , |; c7 p6 I1 s' M* c7 I
24.             return -1;
    $ U6 @# p7 V( t* h6 ~5 o9 L% t
25.     }
    3 P* C5 t! ]8 @7 _3 V: j8 R9 T* p) m
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ! H! q- r" A; Q
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    8 p/ g: W) `+ Y/ A# c
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);
   # {. q% x" E9 s" E7 R. \
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   2 j, P* z0 {. c9 \" }: y9 q
3. {
   ; \0 q0 Y7 u+ K* ^% x3 b  r; `
4. 。。。
   
5. while(1)
   / I; ?1 z% Y8 z: X
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   3 ?$ M; ~  i+ B  J; w% _7 }
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
     t2 E. [# ~% @
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    ; P) T" s4 y. J1 p) ?8 o
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   / D. Z3 {5 }& ?# O
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ; ^/ Z/ B* Q% a/ g% H1 M5 ]4 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;
   4 A% O& u  M4 e# p  Z6 h
2. pthread_cond_t pct;
   2 F: v$ ^  S' {6 \) Y) W
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   ; X/ {  u0 \8 F+ b) T
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ( W( q( ^. W) w, p" d
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   # B" ?" K2 T$ R3 n: Q) \  D& f
10. ...
    8 `5 p- a0 w" [1 ^; J$ p- I8 ]: D
11.     while(1)
    ( v' n8 w3 I5 |
12.     {
    3 L  I2 I1 v. F8 k; J- H3 r
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    1 x; a, c4 M6 O8 K4 v
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;">
   
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" \
   . v& V- S1 {0 y  s9 k
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.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   * j& Q$ {+ x6 }! X+ W
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ' a& R* \& |% ~- c
7.     printf("preparing header\n");
   
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" \
    3 w5 C/ p5 o: k& f) e! i. T9 n
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    5 l/ B! J" J) y+ i" t
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . ^) B! ~% r% {. Y  |0 I
15.     {
    8 m2 p( Y. U, {! b; ^
16.         free(frame);
    
17.         return;
    - g9 D. b; X" ^- B
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" \
   & [+ w: e  }3 [2 I
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   , v7 B" M4 ~) |# W3 i7 q  R
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   7 T4 s% Y( I9 `* o
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");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    1 P" T' ~+ U8 R* f2 E% o% `
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    / }- N2 o) Y6 x: Y
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 e: ]9 Q% F1 T  L% h3 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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
% I# U$ c, C6 G5 h

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   ) {8 A* @* k4 U8 X1 `$ a
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   - h7 I  A' u) |9 C0 F8 W  J: W
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   4 p7 C: A# Y  o
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ( y( s$ |& o& O8 a+ U3 j' w
7.         return -1;
   : s6 D; f/ y8 D
8.     }
   / c* X( W. K' T* N
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   2 k6 i4 ^+ z  V2 q  ]5 g( T! K
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    3 d2 E# B( s; `6 r
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    5 {0 e' V' a8 Z! a4 i! M
13.     return 0;
    2 G! A0 r( F# n' h/ ~9 h5 c/ }
14. }

复制代码

0 i, ?9 {# X3 r4 m' @$ M# E: l& 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：

0 n' A. x5 K! |- w' t' W: V( c

1. while(fend > 0)
   
2. {
   ; _0 N1 ?; ?2 i9 H! B
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   0 r, x! V9 O6 J( z) P, [- N; B
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   - W8 l& q2 H. b' u, \
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   8 J# y  j( ?' f4 _8 ?
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   , G9 _8 H3 R( F7 R. y4 `5 G) W
8. picture.fin = 0;
   ' u; A1 a3 R+ W, K+ \5 [, y/ m
9. }
   9 g- }8 D1 n2 m$ K
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    % `' z, x' |7 J
14. }
    4 Q3 _( o) c7 r/ K- z, n) `
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    4 k  I+ {0 g  |5 _: t
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    0 n+ `! E! i/ f( o5 K# e: h
21. }
    $ z; U6 T: ]2 j, t1 w4 P; K
22. else
    
23. {
    - O9 i+ D- Z4 R* @
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    . P: ^- x4 D5 N2 x2 N; q  o
25. }
    0 D+ P  B- j' I7 i) o; M7 F
26. }

复制代码

# N) {( h5 `: E7 z- u. U0 E

3 d5 c" c3 g* n4 R2 b4 f$ J  c
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html