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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0 k5 ^) ~9 F4 b- R  z
- y5 E% {% I# ?! j2 p3 ?

4 z8 {9 }" ^; r; ^* x+ q7 i& k

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。

  
  , e% L  ^3 R0 O( s4 [0 q

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。

) V6 s$ Y7 E5 R# [) O/ t* c( d2 l一、HTTP网页服务器
8 D9 p3 F  X% u

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;
   / N4 }3 M. k/ b! j% c9 ~: e& q8 b
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   4 s$ L# O3 D; l$ \; A9 J& s" ~
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   $ ?! A. |0 C) Q6 n
9.     int ret;
   . `  t6 s" b3 k- A
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    3 v( a3 B4 O% D& |, }0 M  l
11.         {
    / l/ y: Z  m6 j9 f! z7 X- M+ z8 J) F
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    * D" ?# N* D3 H( H0 F4 {# g
13.             return -1;
      w1 h2 u. X4 m7 j
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    / `3 M5 j/ D, |+ m# K6 ~; R
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    $ T  M! s5 y# N  T$ v. A7 r
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    % z9 L4 n5 e# C) z% U/ H
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    : ?( r& b  U8 i: D6 z. M4 h( s( D$ h
28.             printf("Listen failed!\n");
    8 N* X; m9 L3 `. |5 B6 W
29.             return -1;
    
30.     }
    ) F: K& F# J  o6 Q
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);
   9 C; _  N+ \4 ^# X/ n- B3 P
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   9 q% ^+ D- b- e/ m" p- ^, A
3. {
   $ J; Z; f! S. t! [) E
4. 。。。
   
5. while(1)
   " ^$ x' Y0 D  Z3 ~+ Q' R1 @
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    ! D8 J5 z+ Y/ |: `3 s, x7 ]
12. 。。。
    5 ]  ?. b/ C$ r
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;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   * t+ j% ~& Q3 q& r; g- ]3 K
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;
   6 B- ?1 A  K4 Q+ V' [2 J
2. pthread_cond_t pct;
   1 v. `9 ?) W5 X# D) u
3. int main(int argc, char* argv[])
   7 Z. A, K2 |' }! t, X+ L/ y4 W% G
4. {
   " F+ M5 C3 |+ F  c+ y
5. ...
   : m4 l/ @! W8 v* j# }
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ' x8 }8 G) ^6 Y/ m- D/ P
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   / y9 D, J# e/ }: M
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    ! L2 t8 S, P: U# n7 s% c1 _7 [
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    9 z8 j9 K0 v( v
14. ...
    
15.     }
    . a0 V7 ?: Y7 }' s; T, i# w
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;">
   5 M# S; p; O; M2 d* W
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" \
   7 T' u! l; i! `& t! ?# E
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"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   3 ]' {: c. d3 k) i' a8 O# Z- d8 |* y
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   . S; {5 B% C* T) C, U1 K( \
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    ( t. g# d' M: s
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    , @& x" e/ o, Y1 E
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % o, o. O; y+ s, _+ p
15.     {
    
16.         free(frame);
    ( I! F/ T& p3 U4 g, W9 f& ]1 q
17.         return;
    ) r9 O( t% Z4 Q$ m* s% P: U
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" \
   4 N/ e- V. @! D+ W
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);
   $ d8 j; f( r& D8 _! q; ^! t( r
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   . t) h# o: f: X* c
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ( `3 Z# p2 k2 }+ C* P  J
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    . z+ w7 d) M2 m; k" h
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。

, G; c. L, B) b$ C% V

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)
   4 ]) x# p, Q: K# P! q# R9 V+ B$ W
2. {
   & O+ o) W0 v* _5 Y1 r
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   $ F8 f/ j' O3 t+ K. \6 z
4.     if(*socket_found == (~0))
   0 ]/ |! J1 D( A& K: j6 `& x
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   / C+ _- g6 m/ _$ V) w
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ' d  X  _+ @+ s, I9 x
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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  V5 Y; b: }1 u$ m; |# Y- ]& y& t
. x6 W9 H5 y) X' t2 Y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：
0 u* s  B: }4 k8 `6 ?2 s5 x
; G5 a' p& W3 ?6 x# Q2 ^% O( N" H

1. while(fend > 0)
   $ k/ X+ F: V% @* s' n1 w% L, n
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   9 i: {" p: L9 }% O, t& _
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   + b3 n9 w0 p2 D9 `3 z- Z
6. {
   $ K6 r* v; q# M% W  q
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   ( Q7 M3 O: s' o5 H8 Q3 q& v
10. else
    " J# D/ Q. ~7 ?4 X% g8 L$ S# ~
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    0 B  B4 F; Q. _4 ~- w9 ^
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
      y( K2 S2 I( k/ d
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    8 |7 C2 ^7 P' G1 ], u( d2 \# P1 A
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    5 E$ F" `) `6 ~) }8 z
20. return -1;
    
21. }
    8 f6 n. Z. Q, A7 k# r
22. else
    1 e% R* e6 E2 H" o0 X7 B
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    # a8 H' ^2 h, x8 l2 l
25. }
    
26. }

复制代码

9 i! \6 ^9 I, h* D/ p1 h' R) y

. Y% }9 O2 \( a3 S* w7 ]
& ~" c# R8 q1 D9 F  g4 c% W: M9 giMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html