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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( q  ^  h- E  ^$ }1 Q) V

) A& k0 @6 X6 ?4 a9 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。

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。

# b3 v- G2 E! ^- X5 m: E' z一、HTTP网页服务器
1 e# I% Z& w3 o( f. f% i

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. {
   $ H2 {( d; t4 F, a7 S9 b
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   # |: C5 u& W4 A. [
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   - }3 ]) M. v- o- w
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   9 B) G) c  R) F! l4 _3 j8 |2 K
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   # ~) U! f. M. B9 m- [
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   3 s, @8 z1 \+ v4 s# H
9.     int ret;
   ( ]0 B, r1 R+ @8 b
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ) W, Y; ]% H0 L9 a
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    ; y$ o" g  F5 q; y
14.         }
    
15.     int on = 1;
    9 @) e$ K$ @. z% m
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    , O( h, s- ?9 {3 v9 I& O' w# O
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    9 }' v0 K7 V2 R- {5 g8 e
21.     if(ret == -1)
    2 N1 g9 }0 v( V4 G  _
22.     {
    # [5 ^: s7 n3 z4 t$ [% V* [
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    3 y7 |4 R1 \0 ^' J' J/ o! J
24.             return -1;
    0 h5 Y9 D# T- Y' w
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    # b! e5 C" @( N" ]( Z
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    - {# \! G" y# t
29.             return -1;
    
30.     }
    , `! |) V+ g9 Z) W8 p' R3 g5 F
31.     return 0;
    
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)
   
3. {
   
4. 。。。
   , f; r) O8 k6 f& d! [7 {# W+ T0 i
5. while(1)
   & y& \5 y9 \# b8 K' X. r
6. {
   : m& ?; p* G$ N3 \5 Y5 y. [
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   & Q% _4 r! D% v2 [; T7 J8 n0 O
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   - K# P5 v' J2 T
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
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;
   , U! N" T% c. S6 r2 F* G
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   2 U, [! J/ O" x7 O
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   1 ~8 X& B6 F! j( T; u
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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   1 X5 X( W3 x, \8 }* O
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   3 `0 R! i& J: g5 U* q0 [
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   9 R, A' r; r& _0 T: h" s
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   8 X9 @' W3 K1 R1 s* y
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ; l' |3 P: _5 _- y8 f+ ^4 l
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    % J" o3 }9 B% J* D  k. t
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    3 j6 ?4 w0 ]4 Y; g( {
14. ...
    0 L9 ]; @( C2 ?; y2 e( Z# U
15.     }
    & d  {* G0 F) m/ ]; u
16. ...
    8 N) i8 ~5 t; ~6 b7 P) O/ k# N# Y
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" \
   * Y% g! D2 c7 ~; G
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   5 {- Y, j# X, G$ b/ ]6 I
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" \
   ! o6 U0 Y5 Q4 I7 W
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   , s! D  g  o7 M$ q, X
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ! z+ x  y" Z3 V, Y0 _0 P6 [4 H
7.     printf("preparing header\n");
   + }% Y% b. s8 z7 k1 k+ n* p
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    ( p5 K; ]9 v- k7 P! ?
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)
    6 d& U6 U+ `; O; z5 H* @
15.     {
    
16.         free(frame);
    
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" \
   : }5 H; J2 I, X
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   . I! V3 z' C% i, Z* G7 O
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ) z" ~5 s& E% o3 X' f6 t# G) ~7 [
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ; F/ _- C  r4 ^: U4 \
7.             break;
   0 b; z/ j, o7 G
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    1 s9 d0 l9 X/ p% K8 S
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 K6 l1 v' b/ v/ g. K+ k
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。

9 u( P" U' d4 D/ T5 P

' A0 `+ H9 m7 a. A, B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. {
   1 {) g. l! E6 r3 Z& N3 i* Z( n
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ' r" V) [7 t  f) Y1 `
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   5 F1 x( I$ y/ G4 ^1 Z
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   3 D" B( G, P# @0 A: E, \
8.     }
   ' V$ E# c9 e4 t$ S
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   4 l' d+ c( \5 K! P% n6 x7 |
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 j) l  r( R# m1 w6 W
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    3 L& Q# M( s- S% e; h
13.     return 0;
    2 a5 E$ w% t1 p1 U, M, Y% @) H  i
14. }

复制代码

" t1 Y& s# y  @; f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：
; B. G9 i7 Z8 x! Z( S

+ m% C, a% C" q5 V+ \/ t* z

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   $ v! x. X3 ?! c8 B
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   0 J) n. _' M( |: r# F. d
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   ! u2 y/ S1 H% I4 T: z. T+ p+ j
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   9 z7 M5 T; @+ `7 h7 W/ z$ m0 m
9. }
   
10. else
    . B6 Q5 \6 w, F, ^) r: n) q' o9 t, v
11. {
    
12. picture.length = fend;
    7 @: T& L- W# B& _
13. picture.fin = 1;
    : A" R3 N4 R9 `) ?, t
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    2 b1 W0 `0 m6 b7 H
17. if(sendbytes == -1)
      ^. v" D4 G+ O1 Y% r
18. {
      m3 |/ l5 s! b
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ( f* w% \5 Q, I* {; W7 O1 k! {
20. return -1;
    
21. }
      L2 Z& P4 I+ y9 P
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    $ V0 a1 }5 K: o4 K
25. }
    4 [4 U/ ?) M4 T" x$ b/ v! b5 \
26. }

复制代码

5 m) B! l/ [' @/ w. u. _. ^3 e

& G* w- F; {; k; c  M
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html