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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. e0 e5 S# D- U7 ?; S% {7 C- d
& O1 Y0 y5 d3 O

: U' f2 P4 {& A8 E" B

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
2 `4 n2 [( N* e* j* S0 z* K' A, F7 A
. H& Q' ]  ?. d1 O5 u8 ~* ?

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。

1 ~1 z( z* D& z2 r; j

; E; z8 j; i' F2 }% D

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。

  
  6 O' M' ]! H% \! a" M/ w! C+ D

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。

$ @3 {5 T( q# F2 @% u一、HTTP网页服务器

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);
   6 V- ]- b5 A4 Z3 P5 Q- |4 z
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
      U+ l8 l! L' @. _2 X
11.         {
    2 w& R0 c2 ^6 C! ~( r1 f4 v
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    7 M: \, @. o4 q
13.             return -1;
    & W& r5 L0 O3 z2 [2 {1 p! j; J
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
      n, M/ T8 L6 A" U4 h3 G
18.         printf("setsockopt error\n");
    0 F1 q6 v$ o# {0 M9 [1 H1 I/ U
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ( Z4 V9 z9 u- w0 B/ {% `0 d
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    / s3 Q  N- U, c
24.             return -1;
    / N  W  F3 [9 s& a# L+ _
25.     }
    5 G/ V8 H) B  r5 ?9 r
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    3 h% k9 |/ N$ h( w1 u; M
30.     }
    
31.     return 0;
    % {! s6 X" B$ a6 v7 e8 N; A
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. {
   ( M# t* U* C8 i
4. 。。。
   # S% B) p( {) G, A& y
5. while(1)
   - m( q8 C, Q# L' e3 o# P3 E
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);
    7 T6 s0 D; a# S5 R9 U8 V2 c9 e
11. }
    
12. 。。。
    & [/ ?1 r" }( b
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);
   / e3 X/ K* f: c0 Z
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   : U2 y" p6 p4 d  q& u, |
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
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;
   . B2 n6 d/ ^: f$ ]+ Y  G
3. int main(int argc, char* argv[])
   $ a& M% V6 s  o% u
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
     z# m3 h: T- p9 x, h8 F, l$ _0 ^
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);
     G, j! j5 l3 ^! h2 z" L. j
10. ...
    ) e; O. k  O' }5 {
11.     while(1)
      @& ~7 M  T: q8 U+ K9 m& n
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
      T$ ~0 O+ r  R0 i
15.     }
    & c) v/ \' \0 F: f2 q: J4 g# R: T
16. ...
    % D( S# i3 \. ?9 r
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;">
     T2 {- k  }' H9 i5 W0 Y2 ?; J
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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   7 j& Q9 v4 t" ]) u: B/ G3 r
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   : U( C: S2 v1 H8 \) c" `  p
10.             STD_HEADER \
    4 C0 M* F0 q- T2 O/ u* 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)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    5 B- e8 p2 @8 T( c( b
17.         return;
    6 @  O) Q6 f: x0 O. E
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" \
   % z# I: M0 B* _
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
     {$ d$ d" M8 T; k* @+ v
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    0 R" M4 D) r/ x9 |- O4 g
11.         printf("sending boundary\n");
    
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。

6 M; `. Z9 E) z4 _" y9 `) D

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)
   ; L; @4 k" [; p) {0 Z9 c, ?
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   & B$ a$ ?3 M" s! [  o
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   * k8 {9 `) S; i; n& G$ b, r% u
7.         return -1;
   , R/ p3 s7 ?& T/ `
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   8 w' n1 N' B3 a& o+ l# F- a
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    5 ^* e+ _3 o% ^' w; E8 V4 r# I
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ; e! v! Y7 `- a: w1 N
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ! M! E, w. {( f8 B8 M  s
13.     return 0;
    ; h: z' T+ |7 F  u
14. }

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4 _6 h: {, i6 E# Q9 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：

1. while(fend > 0)
   " [7 Y; `9 @: b3 [) ]- s
2. {
   / X* X9 u/ r8 m6 a$ w" R* o+ D) ]
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ! G5 [& A2 P2 m3 \
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   9 G# J8 X5 ^( t2 E
8. picture.fin = 0;
   / e/ }5 t. l6 E% b
9. }
   4 ?! {0 [  K! m8 I+ u& Y
10. else
    ! c" R6 a; Y- B! Q  `
11. {
    
12. picture.length = fend;
    ( ?8 P% P/ j8 b7 R) w
13. picture.fin = 1;
    - L- C2 f/ N- J1 e1 x
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    6 c; Y+ Y* {0 }2 [% R! d
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    6 I8 P& w9 f3 i4 }
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    . G! |/ I8 y+ ]! o: V& N" u  `
22. else
    
23. {
    + b7 f0 T6 t! g) y* M  p' T8 ]' f
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

: D( |# j- X" A

  @- u  _$ N* R+ Q3 biMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html