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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7 [- L% ^1 q- J) {" K0 H
" o" f/ ]! K7 [2 ^

: d4 l4 E0 |7 C3 Y& A$ M& T

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
) f) Z. ^0 A* ^6 E
/ t5 b; P9 {. O( ]! D2 W

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。

  ^& K4 n( V% n1 X: x* G, L

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。

一、HTTP网页服务器
" Y5 b- T& C' i" K& k8 d& 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);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   2 g% A4 _. T- E0 x7 s! K
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   8 j3 n% y. s, j8 Y7 s4 Z  Z0 z# m3 g
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    . C( i5 K; Q; o* Y( ^
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    0 @5 Z" T0 i3 r5 e3 ]7 X
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ) p- V8 l% I9 o1 b( }- H! F
17.     {
    2 s' ]& J2 u' Z/ _9 q2 w5 N
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    # ]+ X* \% V& p& \' J: N8 @) f
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    - e$ Q5 x4 A1 a( f4 v% o8 Y
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    2 U1 m% @, b/ ?# i4 B1 e3 G
24.             return -1;
    
25.     }
    - U5 P% D$ M# H1 ~" B" [8 G
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ( h  b( _4 w% s
27.     {
    5 @8 _* W* i! f7 h: g
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
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. 。。。
   
5. while(1)
   & Y) j9 }$ S7 y8 Q
6. {
   , l) }: m/ `+ U* T, d
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   $ C+ Z* N5 b4 I& O
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   * w6 _0 V+ L4 d% |0 Z+ R4 {
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    # x- a# O7 a1 B. S  X: O+ q  R
11. }
    9 a4 }8 H+ h( }% t3 I- P
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;
   * c  T+ B, h7 H( |0 @9 w
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   - }, {0 d+ i6 c1 B& t( 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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   9 J/ P6 ?8 x4 R9 L1 S
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   0 F* x9 F" }& u2 @1 r
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   " f9 r- Q5 }$ f# x9 c) }
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   " |( F/ F/ E) P: d9 x- D* N
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);
   , r' r6 p* D6 {1 s- t2 r
10. ...
    
11.     while(1)
    , f/ c& O8 I- ?! P6 S
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    7 E6 _& q; \  s9 M$ `
14. ...
    
15.     }
    . ~7 {# M# }" ]4 N! G- b+ K* y
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;">
   9 p! s# i9 g/ ]
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" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   1 [$ k* `% 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" \
   ) y, D+ n1 s; l; D/ V$ F. {
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   * n" V4 _# R( c/ Y4 k% [
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   0 x/ o  L, L. m9 ~; Y2 U7 Z2 Q1 {
7.     printf("preparing header\n");
   ; o, H2 Z$ L' w" v$ d) i! u8 n
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   - b7 J' R( D- Y  D( i- {( }
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ( c8 A  Y0 v6 U! k
10.             STD_HEADER \
    * g2 c9 ~5 D: h
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    7 _; X6 T& P& f% n0 y9 M
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    4 i9 }6 v2 W" N# M- K
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    ! m9 C( [, F  n' n
16.         free(frame);
    1 y: w) K4 K. a1 z
17.         return;
    8 O2 [" A* V) _0 `& m
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" \
   7 R, I  f: ^: v; j. x& U; q! h/ c; I
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);
   4 z. ^/ Q- Q* Z. v* H) i
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   1 k( c0 k1 `: p0 A! j& M
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   * v& D2 H3 V5 z( d) J( Z5 c( f1 A
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    # u' m6 f% U# a. b( F
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    / C1 D- y5 w( s, O. t' M* [
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
8 c0 V2 _" I0 i2 W; {/ Q$ [

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   2 a2 O' K$ t4 V6 D
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   ! A  ]# \# P% H- O& f$ j) M2 o
5.     {
   + l' ~. f. X1 C
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ( v- R- N3 T7 I, I
7.         return -1;
   * l0 |$ e+ h' P2 }3 C
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   / I( d7 y6 S1 R( I* k' @+ S
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    , ?3 R) Y6 \% f: d% M( `" R, T5 q
13.     return 0;
    " p2 |8 X& D, y& k
14. }

复制代码

0 a* ~. [" P$ Y$ f& D
$ W3 d, h  Q; ?* ^( |- v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：
& r  I$ ]2 v  h# t% t9 [
, ~: a" Y7 `' C; V' z9 V
1 t! P) Y, C0 F  \+ k

1. while(fend > 0)
   8 M' r+ K- H4 t* ]" a
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   / {" }( e7 z7 _0 ^1 m" u
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   + i: s$ ?& T9 l; g8 ?% |( O
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   - R  t8 q4 ?  o! H% x. W/ ]
8. picture.fin = 0;
   " b1 l' K8 }6 {: ]' v. b
9. }
   
10. else
    & D6 L4 E& Z! y" Q/ m5 \& J% D
11. {
    " Z; @3 ^1 Q+ Q1 p' x9 [
12. picture.length = fend;
    ! i. D! K( q3 V3 F' p# F, Q6 ^' j( N- c
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    % }- V  v5 n, E1 \  j
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    2 U6 X; J- M) P4 i2 Y% H& v
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    7 X& p9 `0 V7 v) ~) q
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    2 h$ ^8 j! D+ M& l% Z
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

; h4 r2 V% o& C7 ^7 Z, Q
' Y! n+ {/ r! A

) c7 D% ?! u! u0 ZiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html