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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% p+ C+ W0 k0 S$ s( E! E

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。

3 g6 s7 `$ ]- [' k$ \

0 u" v$ G) V  I  [* o

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。

  
  3 v5 H) s1 v! @4 ^3 j* d

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
0 a0 U# ^% }5 K- M" ?  q. D# K- X$ @

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;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   % b1 M, N' {7 S$ ]/ V& g
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   6 _2 S" N2 U) {: D3 U, Q
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   # v, L% j0 J/ V# r
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   ( ]) C" l7 C9 T" {6 F) I# f
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
      \$ z3 v0 u1 r
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    % H& |2 r0 F. `9 _# y9 V/ Z- j( p/ V
13.             return -1;
    # @. H: M/ j6 J1 _+ O
14.         }
    
15.     int on = 1;
    . V* W3 @* I5 h
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ( O6 }3 G: o! u& [4 T: g
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    ) R! b, B- e. f# G# c1 T, K; `
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    $ S5 i# h2 j+ T. T7 k
22.     {
    ) l$ d6 t. U" M# W
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
      q! u0 b( ^  f: s
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    0 F) Y8 C4 F; b7 H4 c& n& {% H
31.     return 0;
    7 Q- Y% P# w5 F- d/ W7 \0 v
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)
   $ J# n3 C7 J1 J2 N
3. {
   ; q$ {0 M+ p5 `$ ~$ G. ~- Q3 _
4. 。。。
   * c0 D, E( R2 }! Q7 u, T: h4 b
5. while(1)
   % Q! q1 G8 i* p% l; _! d
6. {
   ; [+ r# q! b3 D% l$ R7 D% @. n
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   7 f$ p4 y* g$ d/ X+ N
9.     。。。
   - Q2 \4 \* y8 J0 h) I
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    1 @, e, P$ w& ]& w* ?4 ~! u! D
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;
   # F* n; V: Y& s/ o& ]
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   - ]# W: M0 p' K; v$ m
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   1 _- D  d* C/ w8 w) o
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;
   6 N  G& v* z2 t' [# t$ J8 A4 h
2. pthread_cond_t pct;
   # o& m! o5 k# d' n2 J2 S
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   / q7 ?- E& y2 E, Y5 X- G
5. ...
   ; n$ P/ `. g7 f
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ' ~3 J  F+ w% R* b
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ' h; S& I* @5 O" l. ^( s. m0 L
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    ) \/ j# j7 o( S/ \4 F) k
11.     while(1)
    
12.     {
    * i' o% s: h  D6 m' h% D
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
      D$ |% N) {9 {% G
15.     }
    ! a* F% u1 {& K1 U) e
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" \
     r6 p9 X" ]4 E3 j8 N- n, E
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   . s% R3 l4 c! s5 O- j9 b
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   2 P' W  Z( p. D( {: Q1 ]5 {5 O
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ' h; g; K2 w3 M5 G
7.     printf("preparing header\n");
   . Q# w4 p6 q: `( o1 y& _7 r
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   % G0 B4 |9 C8 E1 i4 m
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ! S3 X  r$ t# [/ x% a& ]2 b/ C; m
10.             STD_HEADER \
    1 Q8 X5 Q; {" e. b
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    6 O8 d2 d3 P4 k) T6 P
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    # h* C- a1 v4 A/ S  |/ r6 B9 T
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 X0 H4 ^; q$ Q, o$ K& q6 S# ~
15.     {
    : @9 T$ x" G% D2 M$ e
16.         free(frame);
    
17.         return;
    & l4 y6 h, T0 g4 z: I% m1 y
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" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
     i$ U; b9 b# o" P4 X- \
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   4 y8 @# `  }. R, k8 ]- R
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   + ]1 `. g( ^, o# ^
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   5 d' ~; e9 u- l- b8 Z5 b! v
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    & h# U7 c+ J# l: ?5 O5 J. @! q
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , P; Z) b" N1 {4 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。

, _( ]6 `/ h2 t" G  a# l& F) A7 w

) K! G7 q6 J/ Q  J1 U二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
- Z: _# Z/ g0 N0 F% v8 w  B

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   ; N/ ~  H9 t+ M
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   ! O8 W: Z" P8 i1 q% n, k1 e2 u) y
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   % x  l8 I& S8 h
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   % X! ]: s6 x( ^$ @
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;
    4 j2 B9 p, ^" \1 O5 L# x
14. }

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- X1 |3 W# T1 e8 @: P3 u
9 V/ v6 T( y' \: K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：
7 E3 v- M' D( |3 M

9 h7 c1 r: @; K: q

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ; `+ P. G$ C7 M* v3 R- I5 m) {
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   - F, T9 @4 k" _' X
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ) E! z9 L6 D' o; ^1 Q4 P
6. {
   : r( ~  w2 K7 C, j& l
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   " r4 O7 O0 x: j7 U; y. Y
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   0 A2 r: Y5 e9 W' p
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    1 R) U0 V( f6 u. m
14. }
    ; ~+ ]5 A7 X, D' P) a) K; I* N# r
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    6 ~  J8 e; ~1 z& {; v6 h, ]
17. if(sendbytes == -1)
    " a" {% ?; t; k( v% J% z* ]4 d& ~
18. {
    * ]5 P7 V1 b2 u" T
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    5 V4 y1 r! ?0 v. z; c
20. return -1;
    
21. }
    * v; F0 D3 ~# c% w
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

; x, R! }4 p" ~" `$ G5 k' p/ o

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html