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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" F7 e: i* [# w! j% H& A: Z
& |2 N2 [5 h+ T1 i" w

* S& S" Z1 G+ X; S9 i: F

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
" j0 W) s) r4 u0 H- m. f; r

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。

& f+ p) f$ T, Y' R

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
* N# d  |/ s! e5 s) K( ]) p1 q- 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. {
   ; B6 w( P( K  K: M
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   * o2 x/ H6 l4 ]( X
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ' q0 {) E# w6 d: s% R$ j& b8 [1 \
9.     int ret;
   9 x% Q" L9 C" Z! s6 J! j& m
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    8 L* x  [' \: r6 K7 A. t
14.         }
      I. B  h+ x. }0 t! \
15.     int on = 1;
    3 D" L' h. G* s! e
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    ! q7 k5 U- ?" w  t5 J
18.         printf("setsockopt error\n");
    3 l2 l( M% [0 K9 I0 O
19.     }
    - Z- m# [/ w; t4 i* T9 Z
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    3 `: {. v6 s( x% X
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    8 s  T: B1 Q! y/ F' o
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    & h$ I2 V$ U8 S
28.             printf("Listen failed!\n");
    ; j: Z/ A/ j0 E3 h. f# D  N
29.             return -1;
    
30.     }
    * o2 y  B4 f. i, @* }- G
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);
   - }/ f% T, y* v
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   : M# b: L+ q! v7 @
3. {
   
4. 。。。
   - V. ~" t  m; [" `" Y1 W
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   3 D% Z8 O# W' s6 c. x7 c, F* W
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ; s8 f7 S% `% ^) m7 {; {
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    8 E1 b; V# \9 }) x% ^5 w" D" h
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);
   5 l8 d3 v% V/ y% Z  u( b# Y7 F
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   " Q5 {! l9 r; w" L1 |- C; E
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   % h- s" h0 x% Z- Q
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   4 T. B; {* X, ]0 i0 y  \
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   # ]8 g4 o$ P3 f3 J8 b6 w
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 W  \" V% N" _2 H4 `4 e5 L. f
2. pthread_cond_t pct;
   7 u7 m! U+ i% L( i
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   ) Q" l; K2 f. l! f2 \
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   9 a7 W: j! o7 M# c7 I
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);
     o9 l9 l) u- z* |$ w
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    1 _& O/ k+ _: S( ~
15.     }
    + I; @: W, {% n$ X/ O2 d
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" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   : C* E; B) y) i! C$ v( r( T
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   * f" l  `3 @. p: V. u4 R
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   , m% F6 Q+ X( w: A+ |2 ~6 p
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
     a: M4 G7 C7 C6 E! l
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
     Q1 v# p3 ]) u. \* Z; o1 R
10.             STD_HEADER \
    : G0 l8 }( t9 X: p. s* j
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    3 s" A" k; v* Q" F) s  i
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    & \+ C1 Q# V) {& o+ |- _
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    8 d8 r8 p0 O% [0 h7 ^0 Y6 [# m3 D/ ?
16.         free(frame);
    : @* J4 y9 W4 Y! A0 }1 \6 P' x
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" \
   
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);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   & }; m7 U9 W' G
8.         printf("sending frame\n");
   2 x1 c4 |1 h& z
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ' K3 I- w% Y0 n1 H) F, p  ^# j- e1 U) U
10.             break;
    : A/ z. g7 T; M  s% }* A
11.         printf("sending boundary\n");
    ! t" {5 Q) t; M7 g
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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：

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   4 @5 E# m$ Z7 T' x, T2 m
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   * B) o; n! N: ]: \- H
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   " a& F2 w+ d: R% l/ Z
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   / ]4 V3 G4 Y, U! _2 J4 ?) ^, |' D7 ^
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    $ D5 ]* ?% o- S, ^
11.     addr->sin_port = htons(port);
    9 e7 U; I3 V. i5 I; h. K
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    . e1 h3 F- U7 F1 m  n
14. }

复制代码

" X1 ]  b+ |% k0 z
5 W6 O8 w9 j. J: H3 R' R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：
/ M4 b2 Z: z& Y! Y. d
& J/ e2 ?% |7 H
& I/ H8 u6 p8 s$ h& j& J9 \

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   - K3 |5 n& C7 H4 S
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ) }# i$ I1 j0 _) P: Y& K7 p* q, d6 {
6. {
   ) A4 L0 m2 L; s% p. P
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ' y+ }, l" G( W, M2 s- o# Z
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   ( c" Z% ?! O3 S
10. else
    & K# `+ v$ x* s
11. {
    / p4 t2 r5 M9 x/ l
12. picture.length = fend;
    $ s* z( l0 s/ i7 v5 y
13. picture.fin = 1;
    ' U+ E6 J5 `8 e: N& l) |# @9 \! u  g: y
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    7 {: ]" N! c, c( x6 z/ B! v. r
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    * K' T: B- z0 f2 m  t6 k' w
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    5 e3 X  A, k# Q5 p; ~5 ?- Y
23. {
    $ c+ s' a* d; b; A/ a* a
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ! y; F4 f2 F5 f9 L1 F# {
25. }
    0 s4 d3 V7 \1 g$ T9 L
26. }

复制代码

6 o! a4 G" ]0 g$ d4 w& ?' [

4 c, c% Z" D# R1 F' g; GiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html