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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' r. L8 N; u# K' T, w4 Y
. _6 i- c3 c, j/ e; p( H

! Z0 b! M# I; ?- g# ?" B" l! I# Y+ _

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
# J) f( Y$ n6 t
& H, Y9 g* ?0 y

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。

0 k- b" z# u0 G" Y& F% a1 G0 H3 }

( s; j3 i, _$ d2 S

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。

/ u$ O% n& F& B, F" F  A* Q" {8 I5 c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;
   ' \6 `, G( @( r
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   # b. M4 h) `9 x4 V
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ' ?9 |( l, A) h
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   / Q; H3 B4 a8 v/ @8 a
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   9 g" W5 p( l3 G4 x
9.     int ret;
   # F. M/ T6 M5 l
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    . H5 G6 A5 w' k( R8 \, e# s0 `
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    ! f7 T# a. O: d
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    / T# J) X( P$ w
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    ' ], L; ^9 ?+ P) Y( i! g- l% D. u
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    . R5 q# u" k0 z
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    8 {6 ^+ y7 d7 n0 s: \" e; {8 a
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ' ]! m  x( C+ m
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    $ M) E# @& b, A8 d: o
29.             return -1;
    7 ]  x  }. a7 e  x+ w9 d
30.     }
    8 d5 l( Z" ^8 t. P) {
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)
   ( o' l: w0 A, Z, o
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   2 C0 F2 j" f& P: }
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   / Q2 K% u2 r( d  [' g( L
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   6 {4 j' n  w1 s2 `" E# w; q( Y! b
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    7 o+ }0 {9 F7 M
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);
   $ r) I" Z( I9 O" h' \
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   . u8 _" A; M# W8 A
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ; c$ p2 d4 u4 ]* z, I  U
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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   & D- T: |" V/ D8 F
5. ...
   ( D8 C1 x% y1 Y" a  |' v; F
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   # I! }$ E/ s6 z! h/ T1 O
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   : ?9 W' M7 @3 Z/ `# ]
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   2 L) V/ Z; M% G1 O
10. ...
      F+ V$ l; o/ \' V7 ?) p
11.     while(1)
    
12.     {
    ! }; L" C: [4 ]7 G8 V
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    - p& u0 R1 f; [; r  Z: t% Y
14. ...
    
15.     }
    
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;">
   7 \. n! C' H$ v- u
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" \
   ; `) w0 T5 ?1 @# W
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" \
   & r; M# j  ~' [6 o
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   6 k# W% Z" e' V( ?* a- x0 |
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   & i0 K/ `$ n' l
7.     printf("preparing header\n");
   9 H. {" C" v8 s  Q
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ! z3 I$ F3 [. K) T9 p) k1 w6 K3 ?
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    1 _- e+ D1 f/ R& @9 E) r) ^/ v7 J
16.         free(frame);
    : f- q& K! c5 i+ ?) Q: b
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" \
   . A/ m/ F5 v: U9 u$ b
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   7 y- ?3 x# R5 c6 I
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");
   ( z) K7 d% B" }. q( a8 l: ^
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   + R& g+ }3 P8 }' l
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   3 h* e+ F+ k. I0 B3 ^8 z0 y
10.             break;
    + [1 _0 n0 J6 f! J
11.         printf("sending boundary\n");
    4 N7 [9 U" e3 H# ]; U, |
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。

- _/ Q3 i) s) j; b. m. w0 g

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
$ ]. Y/ ^# t+ x3 U  U+ o* A

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   + p2 q" Q9 W- o* a$ Q
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   - _% Y6 P& X) \6 D% R
5.     {
   4 X  P! u3 w1 K7 p  J
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   " }1 l$ O3 v5 N# N3 S. _3 |
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    & v; a8 X/ |7 d  a
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

, l: M; F0 ~: ]
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：
- i, E- O; J, {, [! y

1. while(fend > 0)
   # p- Q; d6 U6 J
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   % P) c' z1 R& v) r7 x  y
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   0 g7 \( B3 x7 Q. E) U. G# r
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   & S7 G1 G0 C2 f' U
9. }
   : j  m, e# V: G# m8 l* `
10. else
    2 s0 D0 w6 A3 I" y9 V" ?0 C
11. {
    4 ^% D- m7 u1 q) ~  e
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    ( f- I. g$ Q/ ~4 A/ F* e' H/ h
14. }
    0 ^. J( c% N* `3 n: w0 K
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    & _6 K- S6 C1 C5 @7 t, K
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    + u- E' _0 U/ F, {
20. return -1;
    
21. }
    ' o; G% `" a3 Z2 E0 j
22. else
    : {; W- n9 U$ N4 t3 {+ l+ {7 d
23. {
    ; o8 V! S' \4 g. E/ d! V
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ; Y) j' m3 z, q- M4 p, i$ w1 W0 O
25. }
    + q( s0 |' H/ D5 p5 `, f5 K
26. }

复制代码

# c# {8 Q( s! L/ G

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html