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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5 |9 G& w1 `+ Z9 R# a1 N+ `, Z

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。

  
  

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。

0 h- w! _* H2 s; |. _一、HTTP网页服务器
' M" N6 k# W) a9 g8 s9 g7 K3 s5 ]

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)
   1 [' {$ u# P& {' @
2. {
   # ]& X% ]+ ]# l# x" O
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   4 z5 b8 b3 |. X* ?: Q& Z/ u
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   % }0 I) O/ r9 L5 o: ]$ d5 Q
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   8 X% g% s$ R; z  {) D( W0 W, t
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    " |6 c1 W* p2 Y# R: Q; I9 Z  d
11.         {
    % z6 ~2 b1 G  I; ~& _" U
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    + q% k/ V' X& h3 s& l
13.             return -1;
    
14.         }
    4 p$ |( J) q* @9 {
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    # K, ^* I: \9 W8 i
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    6 H6 J+ W* ~- Q" Z
19.     }
    % Z3 Y2 j7 q5 F, j, O
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    # |! M1 o5 f' J) v
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    9 a6 n, s  F6 A8 A  j
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ; d  c8 p9 d! v5 J- l' X
24.             return -1;
    3 G; f! s9 j* K) A5 z, A# w
25.     }
    9 J( [; T9 O* }- M; J
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    4 K9 L- p' |+ n7 k
27.     {
    ; T0 q8 \$ ]4 p5 @8 A  n( ]! ]9 t; O4 D
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    # n' A: o- R0 n7 m
31.     return 0;
    1 D" T' H2 r2 }0 L3 [2 f) r7 o
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)
   + K  u! Y: K) T+ L' {. T
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   ! O2 Y4 R4 V* [' W; N- {
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   & }. t) F3 _$ R( D: s) x) g
9.     。。。
   9 x  C! I: _- C- h* w! m
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    & }) W# F4 r- `( n2 g
11. }
    + Z4 O) O+ |8 h$ P
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;
   0 i/ }2 u, R( s% i, Z1 l
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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;
   # ~$ W- |- I; v, h
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   ( D( N# _' z8 m2 S; P. y1 b$ a
5. ...
   0 p+ O1 x% E# S8 ]" t0 g6 r
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   2 S# r8 t5 q4 H" U/ p/ G3 N: f9 j
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   0 B# q) P8 ]- g' e/ S
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   7 v; e# z6 e- n4 s4 j  O% E
10. ...
    
11.     while(1)
    7 ~5 ~! a3 q, b- ~
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    & _2 e- C& E- k5 g: _$ J3 r2 _
16. ...
    ; X  o! U# y7 ~* n5 V
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;">
   * E4 S* {8 V  D8 f/ s3 Z9 r3 d
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" \
   - Z4 _! p9 W/ [+ p
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ; d9 ]3 m/ E7 j0 ?: d. T
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   * M! p  j' h/ l; R0 @
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   # i+ G3 A5 _" H/ \
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   " `+ s2 k% M6 W9 U. B9 m0 N/ p- _5 v. S
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   - f4 l2 p3 j, B* M
10.             STD_HEADER \
    4 j  x: ^! `+ v* Z( ?5 O% V; V
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    ! s3 C' r3 N; l  u+ K
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 P6 C6 z6 j1 r
15.     {
    
16.         free(frame);
    * w' [2 {* O6 X
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" \
   5 U- W* P  E' G# l. U, C
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   4 W. c: `/ w4 Z8 N! X
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   , i' Y- N" @# M
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   . b* ^, A2 `' M1 T
7.             break;
   ; e8 h! \6 ~) [" o
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   , {( K7 c  F0 Q" V+ ]* i
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    / A% G/ H8 y5 k
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    : ^) J# ]% L; s  x6 E/ f
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。

" Z$ _* e% H) D' q# l( y9 x

: `$ i! ]4 S% {1 _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)
   - e* }- K# S7 D$ \( l' d  k7 f
2. {
   : }3 S5 M! V2 l$ @" a
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   & }* B8 |0 v7 c# g  j
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   & S& h% m5 Q7 b/ o
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   4 m) u) t( _" H) a- z" L  p3 k( P
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   9 B* `" Y2 c9 A" F* ^3 K+ ]
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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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：
: @; w; m- d. C# R  \  j

+ A2 I9 R3 X7 d. D7 ^# z9 P- Q

1. while(fend > 0)
   
2. {
   * a2 C/ ~; a4 B
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ) O& o+ U! ~9 F5 f6 z! S- a& S
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   9 Z* m2 i7 D+ ]8 q3 C% m
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   + W( {2 C1 ^4 Z* c3 a6 l$ J' K
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   5 `  h( ~' g& A  p  ~9 A# ~% x
8. picture.fin = 0;
   * g1 S& h+ D% {: t" w
9. }
   
10. else
    3 Z5 B" [, l- T  ~" L- F
11. {
    # p" `& }6 L+ v4 B: J
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    $ W4 n  q* f* @6 X) f
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    $ {# C/ T0 |" B6 Y# J3 U; p5 s$ m! l
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    . C/ K+ Z7 G' e* g, p6 F
18. {
    9 \1 I, y/ m3 `2 G
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    + |) M9 ?' i7 B& e" y
20. return -1;
    + x# v# c$ @) P4 C4 {
21. }
    1 i3 W  B) A1 e7 }! G% ]0 q
22. else
    , j. Z$ P0 |, O& D) l/ H
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    3 h; N* w: r* \( L" J
25. }
    ; b+ b/ a$ N6 }) ^$ P# B
26. }

复制代码

; @. p( B/ L+ Y4 O+ e# K, k4 N9 `5 m
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html