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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9 I( B# r" S+ R

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
2 _1 j7 @- F  s: u% J; H! {! @1 u

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。

; J1 E6 {) V9 A0 x( E

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 q% W1 L8 P' u9 {5 z) I

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。

7 n- A" Z/ E$ Y) d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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   * a: y* t) A6 K# \4 s
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   * \# Y6 a. ^* Z+ @# w! _
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   8 E! k/ F2 X' |2 R& R
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    " y! v& a' l3 n' j
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ! r$ E) j0 j# A4 I
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    % v8 s0 f( F  `3 \# T" k  F
17.     {
    7 V( ]+ D) r" [* l& E
18.         printf("setsockopt error\n");
    8 L8 \% z2 j3 s! K# X
19.     }
    + ^. z( N. Z* ]  {4 e9 T
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ) {9 Y% x. A& K' R2 c' _
24.             return -1;
    $ S) q' @" U3 X3 U. y: v
25.     }
    5 g: e6 ]% O0 o1 ^
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ! g! o; B. Z0 c/ s+ a6 r+ F! g
27.     {
    + T$ v" e3 m+ Z! Q6 ?
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    4 M5 P; }& h- F5 n- Y% ^' M" t
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);
   # t8 M9 {; {6 V! F1 h
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   8 F) U3 K/ D, c
5. while(1)
   4 l$ K+ G+ H& O. c: ^
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   % n9 x) ~* t: D6 @0 T! v) w, ^
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   / M2 Z6 B, G1 \! A: g. a7 ~
9.     。。。
   . b0 a0 i# s# S; M' O' q" W
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    , X) Z, z2 \2 [  [
11. }
      O3 q& p9 o2 l$ t' C
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);
   1 v! x& I* B+ \" S- l1 J0 J
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   2 Y" K& F7 S4 l+ j
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   5 R9 O# G$ W- I1 C
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 n$ M% b) ?% R2 v9 p
2. pthread_cond_t pct;
   $ a/ w6 [$ @+ }' q
3. int main(int argc, char* argv[])
   0 }9 F0 ^. R" S5 T1 H+ X. Y
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);
   + a- q8 K4 p" I0 r; e  t0 m
10. ...
    ' W& M( W, I7 c4 O
11.     while(1)
    . D- ]' m9 h: S) q6 G" H
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    ; J. G2 E3 ~$ V
15.     }
    3 ^/ {) G8 t+ j/ Y6 n- ^! T0 @, d5 ?
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" \
   ' v0 d- q- ~9 J% F4 e4 r7 f, ~
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" \
   " e" ]& i/ E+ ?2 u" C2 ?# c
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   ' @4 b6 F! `/ K5 V
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   . U: K( ~: _! q) R" ?1 {
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   7 V/ U6 L  j8 y8 d& x6 @/ }
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   # {  Q# [4 h# j
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    ) P; u& I0 ]" n
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    6 E$ {+ r. {' D6 \, ]
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    5 O+ D2 I; y( p( _
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" \
   0 h' {5 i( W& d1 }5 e' b& w; }; U
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   1 y7 R# c: {) u+ @/ Y# d1 c
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ) c  r/ J; t' F! j/ F
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   4 a; c8 |0 l$ W% H" X3 S' g. G; b
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   ! |8 d7 j2 L  e
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ; z( N$ k; r% O: @  V, q
11.         printf("sending boundary\n");
    ( M3 K+ ]6 |; K& O7 P3 Q7 M
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    $ j: r5 u" p) }3 E; q7 |( q: ?
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    : U- H& c3 l  R" f: i0 g) ?; Y: ~
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。

8 r3 _+ r8 |- d

" V( {% x" H" k" |. A" Y" H* z5 i二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
8 n* E# Q7 x* L& G0 u, h) {3 q

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ' j/ |! J7 X9 S/ g8 t$ x
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   8 {# k: a/ w4 l: `! L# @6 q
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   0 B6 [$ c! {, p# \
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    , V! p' R5 i% {  [2 ^- S$ R0 i
11.     addr->sin_port = htons(port);
    4 i5 {* l) Y+ [- o3 S3 E% O
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    4 H" c: T) _& ?' p3 ~# D7 @* M. j
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：

# ^5 i) W7 B  {( A: F/ Y: s: L
% ]9 q$ u7 |& i, Z& \) \# w9 ?

1. while(fend > 0)
   
2. {
   # a( f: ~: q. g2 q# H8 ~0 t
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   3 ~( v, o$ h* o" ^' e" R
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   8 R& E3 |# K/ D, Q' ^- G2 m9 \
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   - c# l+ m5 ]( Z* \+ K
9. }
   
10. else
    
11. {
    $ A# ~; g8 F, n8 a8 e  k
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    4 l0 j& H* n3 p4 U, T8 c  i
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    8 m# d) a# R2 s
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    % i/ v. ?  d' x' m/ j( I
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    : L( o: W( Q! U% p: C7 L* y2 Y$ X
25. }
    ' r' j* P# @! X8 o8 \$ R! E8 k9 ?/ w
26. }

复制代码

4 @7 ~. s/ n- o6 A4 \  l$ M; U5 i7 e, A
. z' W- \5 D9 c0 GiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html