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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% D) c5 ^  _9 m1 V1 @+ ^6 }3 {
- N$ C& `6 P: q! o, Q6 C7 a

% h8 U6 Y# \9 B( E( s5 J* m

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
$ T1 O  |' c$ m) m; @8 |% g9 c

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。

3 F/ I1 X1 C" X

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。

  
  ; a" N8 M* D; h! U$ @

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。

+ K" V* r! s% n4 X" o2 E4 T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);
   
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);
   . p/ H# K- d3 U2 ]7 B
9.     int ret;
   3 F5 V' `/ ^, G0 u
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    % u. |* s6 k6 f3 W* K
14.         }
    1 u: v0 ^, l0 G; }
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    ) x) F( @' {2 Q- |. b( y! B" c8 H
25.     }
    5 g6 w" m) {5 H  c
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    * K( Q& y: ?/ ?5 s) i
27.     {
    3 p( L7 e- I1 i5 o) L; L
28.             printf("Listen failed!\n");
    8 P8 R2 G; h/ |5 k2 q
29.             return -1;
    
30.     }
    ' D, Q5 v; _* m  |  o! T( [
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)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   ' o5 N! J8 L1 {" r( W; m1 {
6. {
   & k. J) G$ |+ N/ s) a, x  i
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   4 r5 b9 ]+ _, G: p+ w- N
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    * k& d1 Z# F$ N8 r. 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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   8 s5 j, `+ @, W) Y$ o/ ?; f; F
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   8 N, l; P" n, n4 d
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   7 d- a' Z( P' k
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. ...
   % N' T' J7 w9 t$ e  U* A( d
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ; C2 `# k: h1 }% |8 ?6 l9 ^
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);
   5 o4 Y$ a' r. ?
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    + m: U' J( \( B2 w' L
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    8 ?/ H- W. ?* F2 n7 [) I& z6 P
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" \
   
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   * x9 U0 p/ o6 u8 I/ M7 m  @! R
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" \
   ; c9 d& i5 v: L7 Q% B2 |
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   + G$ c6 `) z7 D  }
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   8 s* T( p1 Y4 V* P4 X3 `- m7 k0 R
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   , m2 v) y  s& q: z/ H
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
      b4 o* Q* p0 b8 g) b+ c
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    ( E; {' N& u1 ?& r( O" ~+ |
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" \
   + t9 t2 n* y( U) n  |
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   : W6 H" N, r+ z2 ?
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   & E& k2 J6 }/ s2 U
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;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    & ?, P) P$ z. {. S
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    % x$ h, g' M0 O0 z
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ! y8 ?! ]  W, N
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。

: k# S+ U/ n0 x3 ]; M二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
6 W5 m' x7 G* c, U

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   0 \' r8 j% \& Z# I7 X
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   & Y, ^! Z  _8 u5 ?) j0 _5 D
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    / V$ p* @/ h/ h% o
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ) O4 S: b# r- E' G
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    4 E+ ]# F0 x6 t9 W0 M1 D0 V
14. }

复制代码

9 X. l  E- G  r
3 @- Y+ `0 v: I8 r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：
4 Q  k; u7 r$ j. Y: D
8 R* K4 z3 C* B$ v# o! S
% d# w* e6 k' R. Q. }: P, @

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   7 |( p$ J7 @1 o
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
     C7 t2 T9 i3 |( {
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    8 c' V4 ]: A: Z1 {
13. picture.fin = 1;
    ( _! r5 k& Y( ]/ @0 \0 U$ {0 l. g
14. }
    7 K5 ~- E0 X& @* ^+ Q/ v$ v: u' l
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ' ^) Y1 J$ d' z& e
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ( G4 c# i, W; j9 ?, b4 x' Z* m% N2 {
20. return -1;
    : t& o4 F5 Y: L' B% W3 _
21. }
    : L9 M6 t' ~5 m; M# U. `- t7 Z1 R: J
22. else
    6 P6 |' t2 P+ l
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    - a  x1 }& ~2 F: ^7 |; e( H/ p
26. }

复制代码

* d, v4 b) q/ M2 N

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