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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2 v8 G+ d# W. z3 c6 S

4 ^! w# Q* c' {' A" S1 o5 j: Z' S( U

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
- `+ S" A+ a0 i/ E
6 r4 k4 K, p6 L) Q

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。

5 v5 m+ N( k: B2 L

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。

/ I" `0 H8 t) j* Z3 Y一、HTTP网页服务器
) W, j" p) p' z7 U. [3 S1 z# p7 |1 l

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)
   ; I$ `' q# n" l8 I% C  q6 Y
2. {
   5 ?2 ?8 v# G3 _8 Q; J
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   6 H; a: N, C; ~3 i
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   8 U" s/ j" U: B4 ^
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ) r. ]& X  l1 R8 u( \
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ) M& y0 Q9 n7 N( x
11.         {
    % _, R, H) a& T8 G1 M! x/ Z
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ! d9 `  I9 X, i- q8 d4 _- A; c% C
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    - r' _/ H) b7 f  X; L  U' S2 n* f
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    3 J0 x% N! H1 y" n9 v; b
17.     {
    7 z3 S$ B% X0 H8 E# `
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    " I" L6 W! ~' @9 T/ \
22.     {
    6 n: w% U* _6 n8 M
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    : N: z0 q; o9 K% t" ]1 Y0 O
24.             return -1;
    8 X9 q9 ~* e  w( Q" Z- h) S) O
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    3 d7 w, }' o! y, T
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    ' b5 [: T: Y' E. z+ u8 a* ]+ J
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);
   ' u3 J" K" m# h6 Z/ v8 ^
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   ) f6 Q, m5 b) I5 a1 U3 @* d5 R2 U
4. 。。。
   9 C# M$ i2 x: k' h
5. while(1)
   
6. {
   3 e$ ]' h- w, s! j2 t
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
     B) S$ |5 k+ ?* U
9.     。。。
   " s% ~: S, ^8 _) W6 z3 F) b
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    7 P3 G6 s. k; N1 k* n" K& O
12. 。。。
    3 c  ^( j- n7 l
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;
   . u% X- f2 Q# Z- m8 D
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   6 t$ G: o! F3 h4 B# T
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;
   + K1 J! Y; ^6 d' v5 l
2. pthread_cond_t pct;
   + P4 U5 l7 e1 ~& x8 I+ r, j4 \
3. int main(int argc, char* argv[])
     U; J$ I  X0 _6 Z9 L: g% T
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
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);
   0 p, n& M& F2 l+ D0 n. a
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    - [8 U" [* |) l% O  @' k
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    # S% m8 i& q" ]
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;">
   
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" \
   : N. F9 e0 G( l/ k
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" \
   + f0 N+ {2 S. d' B, s% z
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   . c; j! x' z4 ~3 b
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   ( f& u! r4 D) ?4 j  P
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" \
    $ x2 c' z  l7 e1 S/ o/ ]
12.             "\r\n" \
    $ q% D2 i+ r- p' E
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ( ~4 h" o. _; k  `
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    0 N: `8 g& T! b/ V; l
16.         free(frame);
    7 K) S( R! T* F# g( m8 }, z( O
17.         return;
    2 l6 M, l& k! t" p
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 {& v* {, }9 [( c' C' K, D3 s/ ]
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   1 l5 D6 |4 T% |# \4 C
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   9 K$ D) f/ D# E% m
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   ; _- d1 _+ I0 A6 H# G
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   6 k4 \' ~+ d! ]/ |3 p% G/ `* ]" H
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    9 I8 ^# m9 ]% Z, F6 y" r$ b
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。

1 \, v" `7 k* F. O! j

9 a" E/ o6 H( Z  F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)
   % H: `$ T9 B- b  |
2. {
   : f; [8 x5 d; }
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ! V2 M6 u- h5 T5 b; x; ~1 e
4.     if(*socket_found == (~0))
   6 d$ ^, v) w: C- V- Z
5.     {
   6 u+ w- _6 p9 l! R
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   * ^+ c9 X" H  ?2 G: K
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   * ]& y9 O9 Y' b- I$ `9 }- D. k8 h
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    0 v' ~* d2 X, B/ u6 I. y) i1 i
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    % ]0 Z) V* a: o4 G# r
13.     return 0;
    ! ^2 Z1 d: q/ s; r. g3 \
14. }

复制代码

7 \0 [2 ]! q% G
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：
6 A" }) C9 a& O) F* g1 m

1. while(fend > 0)
   
2. {
   ' G( d& C6 R. Z4 a" k+ j
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   , V4 O+ Y5 \6 ?
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ) `$ Y( |2 f" M. `
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   3 j, k9 I! T5 S8 E- z7 b9 @
9. }
   4 c. j/ t+ T1 H" G8 y
10. else
    
11. {
    / \3 @( ~' Q. h' m- m# c. u+ F
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ) ]. T; N' Y2 p6 W, ~
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    5 ^! m7 @# o, A6 z& x! U
17. if(sendbytes == -1)
    # D( H2 Y- H9 u* n3 K
18. {
    8 O1 G! Q& W8 }
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    * @* _$ B+ p0 p1 D2 c
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    4 l* [& m+ T, q. `# h0 w
25. }
    
26. }

复制代码

+ \) m- J' _: \; }& p! e% J

# Q# g7 ?7 m8 z- D: f& R" q! Y
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html