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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* O( b# }; N  ~  x1 S' K& d" b, _
$ Y* H4 z3 ~2 M; h, k6 R1 h( 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。

, U+ X! ]" f# s1 ?3 k& c/ L8 ~

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。

  
  & i9 ~# d# Q0 G; f- y

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
5 U$ |" e/ l8 E8 u

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;
   # V5 v# ^& v: a& M5 S; Y$ \" n
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   + L4 N0 R, q# _2 e& ]
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   # }& C- t) _# r0 j; u+ p0 y# M) \) O
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   1 U1 t6 A# W. _
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   & D, B5 S6 R" _/ F6 G& P& b
9.     int ret;
   . _; L2 @; P! v
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    7 Y/ Q* O5 u0 o: N
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ' T/ {: R" G7 D1 X
13.             return -1;
    
14.         }
    - u, E& H) ]/ n9 b1 G
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    9 H+ `( C5 n2 u$ J
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    9 S* D( [$ b% g4 q' L- Y
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    / Y! |5 B/ r# @) X+ [3 E& D" H
24.             return -1;
      C& I- i& N2 S4 D! d
25.     }
    0 L2 \- P+ G) V, k  K4 ]
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    4 R) |; J/ K+ l9 ]5 w, n
27.     {
    + J% x. ^( @9 l7 p
28.             printf("Listen failed!\n");
    8 W: {5 X* t+ M! Q( e8 g* R
29.             return -1;
    + e% c! u1 q$ T% u5 \
30.     }
    
31.     return 0;
    $ b4 d- a+ L* e. k
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);
   ( P6 V1 |6 z6 Z, e( \
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   ) U, R( _9 Q" s/ d( J6 ?6 m# F
5. while(1)
   
6. {
   0 B3 h9 d. q/ G
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   1 v) `0 }1 @3 K9 L# t& z; R
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    ' U; {5 T/ D( Q6 ~3 B6 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;
   # K1 f+ r9 j7 }" L) k
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ) v, s" {8 W, }4 u: @! A
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   5 f! x& }- e& ~+ J& e9 Z
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;
   ' ]. W6 l* T$ F. z- r; r
3. int main(int argc, char* argv[])
   # z  P) n1 Z& r; i% n% c9 R( E
4. {
   
5. ...
   % e3 p+ Q! U, H1 L! ^& Y7 z+ x
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   4 h5 l$ S' P3 B6 ]2 s# W& Y
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. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    , g) l; }6 s. c: ^% H+ n1 H
14. ...
    ; D$ r. H& s5 y8 {: M
15.     }
    ( C7 z! c$ O# D* J, w4 C# |4 ^$ }
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" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   . Q6 f0 Z1 X) X7 p5 a% _! T/ t
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   # N$ w* _8 y+ ^* G* N
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   : i' ^  G! c7 {6 J' f  a
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   5 L0 ?' q* Q9 r/ |0 j9 w
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    " F% Z; {9 @- E
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    2 \, G  u( y% G5 x
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    3 a" v6 v; A: g9 T/ t; K; c2 H
16.         free(frame);
    
17.         return;
    % J+ W" S0 [3 Z
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" \
   & h- [  y% ?, a2 Q# ~- q; ~
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   & a1 s* U$ X9 z, j- f0 B) ?8 W
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   / p) i) a: c$ }2 U, e! ?& b. m
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   6 {$ u9 [2 i  {! L* b
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   0 L# `: K$ K' c" W1 T
10.             break;
    9 a+ R& U: G. w6 l& S, R
11.         printf("sending boundary\n");
    * |& n! G: Q7 g
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    0 O2 k6 E1 G2 x3 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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
9 P: p- P1 t& a9 s

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   ; E/ D# q5 Z/ n: i
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   * f0 o9 H8 j1 S4 a! i
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   " @  F+ W+ I* q$ P7 }
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   . ?5 ]$ m8 W& n' G) e
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    $ c3 p; Q' b4 G
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    - l: i6 n, i$ O/ e7 o/ H7 E; B8 N
13.     return 0;
    ! w8 k$ m8 W, b2 N% \1 @& u& s& ~( v
14. }

复制代码

# V  i6 }9 _( h7 i6 ^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：
! h5 P+ h/ P: h; X9 ]- {' z0 }1 x1 V
* {5 b9 ^6 @2 Q# Q. z# y' K
7 _7 i+ l. |/ ^$ O

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   4 F( N% G% a& p* D
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   1 n: X( M& I) S
8. picture.fin = 0;
   ; h! {0 U2 g+ m% ?/ \/ w7 A+ t
9. }
   
10. else
    3 x5 H8 J6 S! O. A/ Z. K) q
11. {
    - |* }/ T- r, K& l7 J4 J) A
12. picture.length = fend;
    ' k( o9 y2 A# e0 O: K% N+ n6 v
13. picture.fin = 1;
    . _* }; b) K. e/ S( A7 g( L
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    . R5 @, k  \: K) u/ }
17. if(sendbytes == -1)
    5 u2 [/ n' f' S# {! `) C
18. {
    / d4 c4 ~- i+ _* M4 F
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    0 }0 O! g1 E' ^; M' j
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    " @6 ~0 L+ m' r8 n- g- L3 ^+ z
25. }
    . R/ _1 w" t$ a2 O
26. }

复制代码

4 [' B& }+ v. x6 w; k& E3 l

- w( l9 l; b+ q9 W; i0 Q
$ c( }8 s/ v' C+ r3 viMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html