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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4 i, z' u& `: y# M

% h! Z; j4 V' p# r$ k9 v

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

1 r; z9 g8 F% }

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。

8 \' a* a. ~) U8 A& }7 X

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。

6 m1 G5 f2 b3 N0 y4 _- v  B一、HTTP网页服务器
3 L' `) W4 F3 O( ]9 F4 a( }

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);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   2 L" P# l) E# q1 p3 w0 E
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   2 h8 N! x2 d" W
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
     M, S/ \9 L5 P
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    4 e) K7 d9 J" y. |2 i6 K
11.         {
    ) o& O8 o0 T5 k! Q5 r: o0 h
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    3 `2 y: |) k7 w: N
13.             return -1;
    / j/ z  v, C/ t- y
14.         }
    # z4 }: m. S( ?) E8 [+ E
15.     int on = 1;
    $ m& ^. V4 ?3 t8 z5 c
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    + ?0 O3 L0 r. v7 p2 p% _
17.     {
    4 U: `! L$ A( {) E4 ]2 ^' h, U
18.         printf("setsockopt error\n");
    . m9 T7 ^' v2 V/ |
19.     }
    ( J% C1 ?+ D" z7 s, c, ?2 k) N) |! x
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    $ }+ ?( P/ Y) ?$ P, p: \6 T
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    # ^2 O1 o" E3 R0 p# p+ K0 V
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    ) w! O% ?, R6 R
25.     }
    + f; b: e: @, }5 }" E0 [
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    " o+ D4 a3 }$ ^) S! ]1 d
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    4 T# A( z) d6 V3 m+ F% z1 `/ Q9 H) D
30.     }
    
31.     return 0;
    : r9 R' ]- I2 _* @
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)
   7 f4 B9 ]$ r  \) E: v! k& r/ h' j
3. {
   
4. 。。。
   " {3 h2 E7 P* V7 O6 ^
5. while(1)
   
6. {
   1 {. n% Q# E2 Y) m
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   % w" \% J, |" r8 B8 b6 {' t) S7 p
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    2 B( _$ t/ q& L; V- S
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);
   6 V) C& l& |" A% |: ~3 S! l
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   / P2 d1 f9 {  [6 P3 j+ `+ I
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ; @" {* T% i; n) m5 D
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;
     }0 _0 E7 _; g- U2 U8 I
2. pthread_cond_t pct;
   0 I0 S+ c+ c* {5 t2 o0 O+ ?
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   6 }. q2 z+ u7 |0 O
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. ...
    
11.     while(1)
    / n' j/ ], x7 i# Z( Q; m! A5 F
12.     {
    ( k6 {" \9 I0 s: e4 P& S
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
      `0 }1 D0 k5 [9 _' A6 [/ M
14. ...
    1 ?% t8 L0 s) I3 t
15.     }
    
16. ...
    9 u' A3 }- E$ q
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" \
   6 V# F' k* c8 A% a/ u
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   5 G$ D7 |# K" W3 U- q
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   8 {( r" c/ J1 b/ a* s* m
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   5 t) M  X; b8 x7 x0 p
7.     printf("preparing header\n");
   ) s3 h+ ~* Y+ ]  q
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   " c+ _1 F1 W" W" r& Z) }
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   3 u" v1 I* \+ g1 ?9 N
10.             STD_HEADER \
    0 ~4 R: S- a! Q! K0 w8 t
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 x1 n9 d1 J; y5 Y" F0 Z2 D6 s
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    , u$ g- R0 S+ r- C: q& R
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" \
   5 r* Z" b6 W& E: A) B/ L8 I
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ; f+ |+ D8 t+ h1 y) B- v
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ; j4 m# Y7 C5 Y5 C
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   6 L' o- V! U* P5 i& G
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   : h! |6 `3 U. R
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ( Z" p5 F* _3 S9 X3 K
10.             break;
    0 [# Z) h6 n3 v6 K- \6 |
11.         printf("sending boundary\n");
    5 u- m' j) w4 a4 V: M
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    7 R6 a" v4 Z) K4 v- M8 B% w+ [
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。

; h# M! v- K# n$ L% _0 u+ F9 a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)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   # @. B3 E- M$ g4 _4 I# L6 W' U
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ; |& M3 T3 u& [0 T1 n
7.         return -1;
   ; D  _. `' [6 s& t3 d
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   8 m' w6 }# f* a
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ) H6 r, |* |- V0 }( E
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    6 x9 P# W8 ?! ^$ F5 k/ I8 M/ J
14. }

复制代码

" x6 l" w; C6 U1 ?# O) g% L
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：
4 k, g' o% n# Y' h, V5 d

1 D/ |; P! d3 Q% V8 l

1. while(fend > 0)
   - i7 [7 ^. ~) C& S; D
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ' Y9 K0 U0 E+ m+ O( r
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
     N# i: q, Y/ k  y) L% U9 b' ]
9. }
   
10. else
    
11. {
    7 i$ |1 F1 O  o  j
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    8 z6 x% i$ F8 z$ j4 A: f! _
14. }
    3 x6 U2 E8 p% ~& o
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ( I0 U: P3 G% ^
17. if(sendbytes == -1)
    2 }+ J! C$ ~6 w- _: D& r3 n
18. {
    " ]/ k. i! r" D7 ?
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    3 C4 Z: ?1 F4 t& K. E) u
20. return -1;
    3 Y; ]' L+ n0 K; V; y7 S/ g
21. }
    9 {9 l$ r( W5 q) {. l
22. else
    9 P' T4 I$ }% B; J- B$ D5 n
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

. {4 g; p: d9 K* G3 M1 `( w& u& \

! ~6 j7 j3 u8 e3 K( o
4 a0 G' j9 q4 [" ]* \) _iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html