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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) C" w4 m8 z0 ~" q
8 y) c$ T& u& g/ V% i" _& ]* |

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。

# L1 ~2 {5 `$ o  R5 d

- E0 K3 n" I2 D3 X0 k* e/ h6 B

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。

  
  * |% y3 Z- N8 ~/ G! o

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。

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)
   ; x, L! ^# E# f3 z& O% Y
2. {
   ; w! `# ?$ E- @4 C+ L, L  A7 p
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   , |6 q  ]: O+ G+ Y, J; z! r  G) o" q
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ' x0 d' X/ Q3 @) ?5 c
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   7 O  A: S9 E4 p; ~
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    . ?" D8 ~! l  L" u; A0 D
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    4 Q0 c. {. ?, y% \% U
13.             return -1;
    
14.         }
    2 K1 C. c" K7 ]' ^, h5 {. B
15.     int on = 1;
    ) W3 m  V, S$ V; z
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    ' v( D% U& [3 }7 W* h2 N
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;
    5 H7 w3 ?, U; N
25.     }
    / X- B2 I4 O* F+ [) V4 d- S
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    7 w9 x# j* ~5 p" t! s
29.             return -1;
    
30.     }
    7 H9 ~: o% g% _/ 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);
   ) Y( s' o$ ^: ]; z" [/ K
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
     }. u4 b$ o, g: x4 f: [  y6 ?4 J
3. {
   & o2 Y% y& g( i) `+ i  r( K: n
4. 。。。
   3 c: j" A8 C  K
5. while(1)
   6 L/ r9 u% r) p$ t8 k+ b
6. {
   1 h5 r/ Y, G/ L1 i
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   $ Y9 g3 E" E+ L4 w
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   : F6 @( m" |: r2 ]# R
9.     。。。
   ' F& N5 B- v$ {# q& m2 a8 E
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);
   : v. u0 w( R% @% k% _
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   1 I. p# `. f) H7 p4 b% Y' 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;
   , A! m) c) j7 S5 q! Y: w; V
2. pthread_cond_t pct;
   . V; }& V9 t6 z% B+ Z. F) ]3 \; ?
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   0 ^* p( Z0 {8 C- i- ?# r
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   7 D& e4 P, ?$ W( k
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    ) V: J- x* b* e& p
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    - s  J! C4 u6 z0 d" a0 }$ s
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" \
   6 S( v* C$ K) f" h
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   - o* T& m% B$ U
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   0 }  z3 W/ J# K$ @" S5 z
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   # j# w, O  V  C; Q
10.             STD_HEADER \
    . ~  E& x( K; j. m( I! X5 @
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    / K8 T. p' a* N: [: T, u* T+ L
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    . e6 b' Q3 i. M* y' Y/ V
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , w1 v' r5 m+ b: k: W! ~
15.     {
    1 ]# O4 e# k1 Y3 w* n3 U0 W
16.         free(frame);
    
17.         return;
    8 J, L: V1 K. _5 W
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" \
   $ N- ?# E* m6 I" h. s" d% j3 `, _, U
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   % U8 r0 l+ N/ s
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   + Q9 w4 K2 Y: n, s: D3 b: e6 ^
8.         printf("sending frame\n");
   6 ?: D$ d/ Q# m9 p( K- G2 z1 `! s
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    . H/ g2 r# @2 v6 M
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。

* N: r5 P$ o. L) d

8 h# l2 j& a6 A3 \& s二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
: o" @$ }& _) m( }

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);
   ( J' L) V5 u1 e3 X
4.     if(*socket_found == (~0))
   ( Z5 o* `1 s/ H
5.     {
   5 @5 n9 ]9 I+ h6 R2 |: {- K8 g
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    9 j0 Q( l% J& S5 Z) E5 }# }
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ; q+ Y) }0 y' T  J: W9 w% k
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

& J, v$ S2 i4 o' g* X2 |
1 B- p- X: I* M1 V4 m! m9 \5 _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：


' u8 c9 e' r- t9 M( r; ~$ F

1. while(fend > 0)
   # C1 a1 E, s+ G  O
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   5 @/ m* G2 N& i8 z" G
9. }
   
10. else
    . s$ L$ o4 n2 K8 ]
11. {
      C( n* l" t$ J- ?/ s. F+ M* k
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);
    
17. if(sendbytes == -1)
    % }, F. j: t8 o5 l
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    5 ^" v" l& B- t& V# _
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

, |$ H8 E5 O! e/ j; `- y( ]* C

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