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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% I* e) r6 o7 ?! E  \5 f% P' i/ n

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
) d. _! M+ O# |2 r% V

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。

  
  9 e. J7 r# d* F" `

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。

1 ~$ F+ q' g5 I& B( J" L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)
   
2. {
   ) F2 ]0 f- K( k4 x
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   / h$ w, O+ t* h1 }# @1 E
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   & V5 f8 i: N1 s% ^! T1 z3 l) B9 [
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   5 l; z( L7 X" f2 {1 ?! F
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   9 A; r/ f4 ?2 o* |
9.     int ret;
   $ e* {8 R. F1 A( n/ v- Y
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ; ^9 W" f) ~4 N, X2 l
11.         {
    ! N0 D& }- h' s  C; L
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    # C7 f  `& z5 F: t5 P
13.             return -1;
    : [# n" a& D% c5 [2 w: T. f/ ~
14.         }
    6 \0 o% w) j" \. c( I% x: T' \
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    * g9 O2 M1 ^/ U) i  E" w, I! R
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ' n( l* i8 j$ @0 G2 g  E* h7 H
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    % G: u+ i7 |" n" ]' T
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ' T( s# `8 k, ]' u7 b
24.             return -1;
    
25.     }
    4 Y( s/ c; t" a( @2 o$ L2 {
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    4 O( h" m, d- Y
27.     {
    4 |( Z9 W" l1 h1 N% I9 q+ D
28.             printf("Listen failed!\n");
    # N4 D* x5 y0 @7 m9 N
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    " o) @/ \- A& d% N/ M+ \% T5 q
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)
   & w- Z3 Y+ b( c: ?" v' y
3. {
   & l- P1 q7 X7 y% Q. m& U
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   ' A  v: u4 ^. g3 @5 F
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   2 O$ A/ N3 v2 O; e% d& k; V' I
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   1 w/ m' A8 o0 T% C7 V0 [
9.     。。。
   + g! k4 l; G- c0 W
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    $ Y! A  D. }* O# o* x  _* g, p- O5 l- z
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   & M$ m+ L- c7 g. x- L9 ?+ ~
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;
   # l: C1 E# G* J4 q
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
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);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    % i. ]* R( U6 T8 t
11.     while(1)
    " b* \& ?8 r" R% n# n0 @
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    . X; k% ?" ]4 U- q5 B5 z2 i
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;">
   3 e  ^7 s/ D0 Y
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" \
   . j, d8 K0 S5 G  Z
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ( D0 J) }0 T7 U/ ?. z( G+ C
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" \
   2 I" `2 [. H7 ^  E  ]1 |. i' n. O. b% j
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
     ~: U' P2 J+ o7 r4 o; d
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   1 Z/ R, v- F' k2 o' I# j5 I
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   " K* z# K! q8 T+ y# U
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   1 n, v$ w$ z0 E8 l/ [
10.             STD_HEADER \
    , l4 v& [4 f+ t8 Y
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    0 G' F+ J$ A# |7 I
12.             "\r\n" \
    5 u7 e4 J7 c7 S  E( d5 u
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    " U9 B# X. P1 q' Z
15.     {
    
16.         free(frame);
    . d8 V3 |- N2 `5 f' u1 ]
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 b+ s# s1 v$ U- w
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);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   9 \3 S: z9 z5 ], |1 w
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   0 a7 i4 W- M7 J
7.             break;
   1 I4 |+ I7 |# b
8.         printf("sending frame\n");
     y7 j5 M7 b4 V& b
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   . W0 c) `, Y! }! R5 t, y5 a
10.             break;
    + Z! z5 P. k! Q: s* J7 r
11.         printf("sending boundary\n");
    6 S; F! T: t* l/ N2 b! @) z& `7 Q* R
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    3 m! `( w2 F, e8 T: N$ f6 O  r: k
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . R' q; P+ T; j, k" A- c
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。

0 Y4 ^2 b# }5 q/ |

2 o( ?  N, R: p0 P  |( w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)
   ! P+ @7 ~7 N- C7 V  A2 ]+ v- F
2. {
   . h* z; |$ m# K4 f
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   - V) K; P" A& ?  w
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   + x$ T/ N  ]# x7 o; s+ K
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   3 {. d* l! N! `# ?
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    + a& w. x& j, `# g: H0 ]. U
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    / \, L0 |7 R( u% N7 \
13.     return 0;
    1 w# ]; W( D1 B- o- Y
14. }

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9 b5 G4 B9 n/ t" a% P; R
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：

- O: f. d' N* H- O) D) U- |
6 N1 y" `+ [, W) B6 F7 f$ ?) l2 t

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   2 U; [  r2 O6 J7 U' H8 u' y
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ) A: v7 U. j1 x8 `+ Q" G" D4 ]
6. {
     {) C5 X0 Q! h, d! S
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ; i# h  C" e0 v. T7 Y
8. picture.fin = 0;
   * I  l% s$ N3 W5 \+ b) _! c
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    + O) q; D- w2 I! T) t
13. picture.fin = 1;
    5 T5 z3 V+ V! Q# K" o
14. }
    " G1 X* Y9 x. m0 Y+ A
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    3 z% F; o, q1 J! o+ q
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");
    ' ]& z4 E1 n% p& Y7 M9 L
20. return -1;
    . n/ j! U' e% ^' p
21. }
    
22. else
    $ a; T) ]: u% k. X% I5 Y7 S
23. {
    5 c# \6 E, @# o: [( K( g" n1 f: w$ F
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    # v6 }' G+ ^$ H& N
26. }

复制代码

! b% B+ D1 Y) f6 _0 ~  V! R3 }

: w6 D0 ]2 F% l$ [9 [8 z; RiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html