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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; w, h% H. e& O/ {3 Q5 R
4 w, \. D+ V9 @+ {: _# H

9 [( q3 @3 l8 [

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

8 \% _% r( s& K/ g+ E- s9 {3 U

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。

4 ]* L) T7 ?' g; r

" N1 f3 X* P: v

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。

5 Q6 K! i% j( b/ d- k. K一、HTTP网页服务器
7 F: W- r, K, v: E9 h6 d/ R

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)
   7 v+ ~, w  k  z2 o; t* X6 X9 m( u
2. {
   $ M2 K6 s$ o% S2 `4 h8 T
3.     struct sockaddr_in servaddr;
     [  M- u+ s$ b8 [' @6 n  ]( [
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ( w( U* ?8 V3 x
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   4 q6 n5 r9 R8 f: }! W
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    " A9 Z5 I% \( h1 S. d. F3 J$ E
13.             return -1;
    
14.         }
    ) k  f( t$ P  a" o& c
15.     int on = 1;
    1 ?+ k1 M, K5 R7 K! V: h4 i  S
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    # A. L5 R$ _  h( u: y
19.     }
    3 @0 L2 N3 c0 Z9 _; M/ W" A2 m
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    : I8 ~* V  N+ M6 n( @/ n  i  V
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    ! T/ k2 o* p8 y( a0 F
25.     }
    3 J3 Q% X1 S  n. f& u9 m
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    : _4 T/ @! w/ i$ j9 o) q# T' g
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ; T7 Z( |% O4 C3 ]  ~
29.             return -1;
    5 t* U$ F( E3 o0 ?3 N
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);
   9 t0 G8 d) C3 P  g( R; z
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   . m8 [4 [* p/ K; a) d
3. {
   
4. 。。。
   6 w7 |$ ?! y8 o; c& U4 [
5. while(1)
   1 g3 j3 ]$ p2 f- h$ A2 s' s  `
6. {
   0 N3 N) w. a, q, k/ v: _1 E
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   % J& P6 }' t9 P- p- Z; ]7 l1 H
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   - ^+ C% _- ?0 I7 O! M; q0 G7 Y9 K* ^
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   4 Q8 ^/ R6 Y& c1 g% K; W
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   2 U  R( u# y3 J% S% N
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;
   7 X$ g% E; M  _% {/ ]  s1 s
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   + X0 C9 g7 ^9 H; o; S; ^3 E# u
5. ...
   + Y9 s5 k1 p6 A: a! ]* ?
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);
   + s6 s- X, n% Z/ x! R" [1 Z
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    - C6 |: o' Z- A
11.     while(1)
    3 K. F' J6 f( P% V  R
12.     {
    ; a, d7 E4 @7 O4 P, m/ w
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    / m- Z" j3 S8 Y( U7 t; k3 r
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    . O5 T3 X0 p1 S/ ^5 K& y
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;">
   9 o3 i* R, J- y' ^8 x; ^  ~/ B
2. </span></p><p style="box-sizing: border-box; border: 0px; vertical-align: baseline; line-height: 26px;"></p>

复制代码

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" \
   - ]( m$ B7 U: z9 f2 H
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   2 G2 p6 ^& M. F' E7 z! g8 P
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   8 ]3 z9 u2 [- x$ l
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   . M9 |0 \9 p9 o2 j2 P/ w' P& y; g
10.             STD_HEADER \
    - h" I! |4 H! h, T+ c! C: N! P
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ; X; v9 ~  G- n/ P; n& D
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    / _4 A! ~3 r( c, ~5 ?. i
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    3 O1 B! ^! k( E+ g4 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" \
   ( s8 ^  z6 y; d
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   4 o* R: W4 g5 @5 o) b
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   % O, }8 r8 m% ?6 w, x
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)
   + `, \- Q& h/ l! W7 y8 c
10.             break;
    " ^3 Y5 K0 H( y
11.         printf("sending boundary\n");
    9 u3 n7 Z( P( D2 m& M
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>

复制代码

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 G0 A' f; K- G4 w! y/ Z
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   + K$ P: ^. [( G7 w( ~
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
     v; \& p$ w; J- G
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   # y4 e+ K% Y) H4 P- {
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    8 H( R7 b4 E% x/ W
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    4 F7 w9 b: w; w- i5 K- z5 I
14. }

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; a) p! a1 a7 `+ u- j1 g/ g
+ F5 N& ?. N+ o1 D4 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：

7 g4 i  Q- J) Q  g6 a

1. while(fend > 0)
   1 m' {3 Z- G- I! a, i& n' Z0 G8 r
2. {
   ; E% t( t1 @2 c; G- T3 |
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   / Z' t$ F; t) d; x
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   . j9 i" Y$ h. D6 s7 K+ u
9. }
   ; {$ x: y- e- t0 H
10. else
    0 S/ T3 P! P4 I
11. {
    $ X% S  n; X, J) x+ J
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    7 F0 j& R: v; Q: A! t
17. if(sendbytes == -1)
    - z% j3 U- z( P6 \7 G! V/ }
18. {
    * l1 s4 r* x  N7 O# P
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    ! p3 H/ j2 N6 ^# v( S
23. {
    # r" [1 q$ J4 i# x# x
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    - v0 P  t: O8 b
26. }

复制代码

8 v( l$ ~2 p3 R* m# }
8 ^+ ~4 k$ U6 M5 m  o& y9 L+ ]/ a' M9 s

9 @7 e* S, m2 M& P& h" M4 L; RiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html