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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' B9 `; O/ p7 A/ c2 Y, O
7 f  Y; w/ \5 o& P6 L4 @5 x

, W* d- V, D9 E' L; ?% `. m3 @& I, W2 C

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。

- j( b' e7 i' J( M

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。

  
  ( Y" Y. {; D' j  m3 N/ W1 H! I9 v2 f

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。

0 Z# r" k9 k- X0 |4 r8 Y0 D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. {
   : S' b1 ~1 d2 E* }6 Q% Z1 I3 k# \6 c
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   1 V, j) r; ]$ d2 q& z5 V0 T" X6 a8 Y
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   0 x4 I0 F* B% x" A: V7 f
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   0 I0 Q. Q9 B3 y# L
9.     int ret;
   $ J, r1 c7 S; |$ L$ i
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    - L% Y8 B- O* i6 m' c/ q9 l5 B
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    8 o* }4 D8 i" }" {: d
14.         }
    
15.     int on = 1;
    0 |" Y& v! v$ I: S
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    9 {) R2 h2 N, _
18.         printf("setsockopt error\n");
    * _# H( _+ s8 |, Y
19.     }
    ) i, u/ D2 x! ?6 f9 k9 }
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    . b0 J$ d7 W  m* \' \
21.     if(ret == -1)
    & D" e+ L& n% m' e
22.     {
    " y2 a8 Q5 T5 P# v
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    3 Q! \  s1 e* t
24.             return -1;
    1 L+ k5 M" l% h+ J
25.     }
      ~, M) j: h2 }6 B5 O
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    8 {# z: b: V2 O' o, |9 }/ V/ g
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    + {4 }7 R! s6 M5 J. r0 n7 v( o1 _
29.             return -1;
      o3 d# D, r6 _: N7 g1 K9 R, Q
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)
   4 e2 O& c5 u/ ^0 |3 W
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   ! ], b3 t% b  B  `3 K/ G8 J) q2 G& J* ~
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   . x. Z+ w2 y7 B( [& K2 l# i  W, _
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   3 b0 _$ ]/ N# g  g
9.     。。。
   7 d0 E% D% e; {- Q5 |6 ^; ?  P* ]+ E
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    , [) b* A7 `" G" l. m1 T' {
11. }
    
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);
   0 x% X3 v9 O5 B9 J1 X0 B
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   ! j. a- R4 Z% D- G& ]5 [& r
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   $ A6 g( n2 L4 i8 j9 n  u" H- Q
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
     `/ |; d' w- k0 m) Q+ b
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. {
   
5. ...
   , m! @: V9 b+ o0 O
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ' y- z5 Q& T( W" m7 m& J) x
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   % q7 U: w/ t. p. z9 M
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);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    1 V$ y( G1 q8 y9 y8 ^
12.     {
    & Z! o- P, }8 T. Z4 G
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    & j; e" j+ D9 _& f
14. ...
    , v& x8 j) ?$ v  F, ]5 W
15.     }
    ) y5 m5 _# u/ E  _; a  h0 ?
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;">
   ! {: m5 P7 e* t; P
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" \
   & j+ U  d2 m, Z+ e" |( r( L
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   , H- f! w: ~# f( v9 [
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    ! U# h% B& i3 e0 p+ @# }9 ]" k
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    4 N8 p7 c0 c! X/ F8 [2 g
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , H" b* G9 P: m* V) M; Y: r) s7 e
15.     {
    ' A2 M+ f) C8 c/ U
16.         free(frame);
    
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" \
   " o6 t3 b6 V: R  W: H, @
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   # @8 I, i5 _2 w: J* K: b1 t$ O
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   7 E5 h: z  w  c+ c; @/ _
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   - a3 S# n& t% d8 H5 U3 F% ~% h
7.             break;
   $ @' I% k8 Z8 p; `
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
6 o4 P) S1 h! v" T. c# g

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   4 M% e" f+ O3 h; n: \
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   & t0 }# T" p3 l  c6 k/ {
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   ! {$ z4 P' h, w# V' o
8.     }
   - v2 m, j  r7 p, k  U( T6 g# A5 h
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);
    4 o0 Z# h+ E( H4 k& m8 U
13.     return 0;
    , T5 s. w0 `! M0 S' c$ e' Q4 v
14. }

复制代码

1 S; \# `/ R* I2 Z* i; P
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：
# d* d! o: H2 F. h) X- t
! i& P; O# ?% Z! {

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   9 a  ?+ b# C4 ?* z( A' w- c* t
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   3 \% M7 d& X! O5 J7 ]9 r
6. {
   3 q. ~( E2 g8 g! e4 Q' a
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   + k1 }" q1 p$ ^8 s% l( \1 Q: Y& Y! F6 }
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
      ^( d- }1 H* Q% o% [2 i4 _' q+ D
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    ( ]* m$ d! M9 a0 B2 x! O/ b
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ! W/ V8 l% Q! t: F; l" n
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    2 ^3 `% Q; _5 j4 g$ u6 e
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
      _$ v, ?$ Y& z. n9 @+ t
20. return -1;
    
21. }
    $ [' x& u. w( G; I1 Z5 P5 s4 _: |
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    + j4 Q8 J: L: Z9 B4 C; T
26. }

复制代码

! y0 [7 U- s4 ~" u( D! J& _7 L
3 @9 j$ }" O1 M0 s1 a2 X- C

" E* a$ q0 q4 F$ s# Z3 UiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html