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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9 ^2 Y' D& h  R& d" |

  K/ F0 ~$ b% H4 t' A' s* ?' v1 l

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
& [3 g; d; o  u7 ?' G6 t

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。

; b3 \+ a* F5 H

6 _9 T2 B2 d2 i! Y2 V/ N

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。

一、HTTP网页服务器
( F9 R' b8 G9 w% n9 ]2 X9 w

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)
   * G# F" {3 y2 C- K
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   , L8 t8 k8 Y  }: ?) G9 w
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ' s  T7 [8 c9 l1 F: q3 ?$ F
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   - M: ?  `2 h7 H
9.     int ret;
   3 r" E3 v7 }  t, a/ r
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ; u$ B' z8 F4 D" u, R
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ( V; N: ^' U. s  X
13.             return -1;
    
14.         }
    3 X8 R  \/ X8 E% U  D$ E
15.     int on = 1;
    " {6 k- o  ~% g9 v
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    , z4 O2 f/ ]2 x" n8 W# v
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    # Z+ u  |% d, L* e% S2 k* Q3 V' b5 M& _5 O
25.     }
    ) \$ P1 `, u$ u  j, Y
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    5 B9 P( S. x, u& T
28.             printf("Listen failed!\n");
    , G9 [$ D7 y6 [( l; l: t
29.             return -1;
    , S- i# a" {* `1 E# m0 t3 F
30.     }
    7 U! {) F& W! u* a$ b$ O* H
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);
   4 ]$ i3 p, b. N' P! j. s
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   + ]- z3 j  S1 N# W: E7 i
3. {
   $ }: h7 T( p7 @( ^5 l* a3 w) e$ a
4. 。。。
   8 [8 E) h% r, ?8 g# w3 W
5. while(1)
   
6. {
   6 f' Z7 z# M6 ^$ r  H# [6 C* ~
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    / D- Y# ^1 {; \: H  C* I5 q6 X  U. A+ O
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);
   3 M9 u: f. E" N3 I& H& ]# _
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   # ]4 W3 h$ L7 i
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   % T( Y( ~) z1 v
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   9 p) a; B4 E1 o; k+ M
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;
   ) P# d' _; H' A2 n- b  [
3. int main(int argc, char* argv[])
   - z! E# {6 n- c! A
4. {
   ) }( _5 s# N6 I+ {
5. ...
   3 Y5 V1 s2 ~$ K! |/ ~- ]& a0 W
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   / A# A+ S* ]3 D! w
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. ...
    + a) w: Q9 {. s9 w9 k3 T9 C! G
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    ' Q3 f* W5 d  V2 X0 X
15.     }
    - D, P. C# {" q) j/ D
16. ...
    - Q4 A# y) o! Q1 l6 O; v% _
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" \
   - i3 `. J& H. k3 B( k/ n1 ~
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   # C' f/ w+ ^. j: k) ^2 i" |$ U
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" \
   ' @; }& n6 n; U1 ^0 k
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   ; n1 J9 {0 e( b1 ~" f) I
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ( [. R% K: v8 R6 \
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   1 _6 V) w3 r# j( F$ D$ ^" z" ?( {
10.             STD_HEADER \
    9 r: R5 U  s$ _1 b: @/ R8 _4 R; y
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ( p' V8 V( M2 c+ z3 X1 z$ q
12.             "\r\n" \
    " i/ e8 i+ M- t# r4 p
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    + }% I! z6 }/ m6 F  z  A7 A, x
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    $ S( u+ g! t5 f! I" h
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" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   2 u' F; a  V9 y" ~: F, U6 j
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   4 }: w  f) c% X& X0 b5 N4 U# Q( |* d9 u
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   ! P+ ~1 l, k" Z* `
7.             break;
   ; f" b$ J; c5 X6 _
8.         printf("sending frame\n");
   0 i# W- ]6 [% c: K) y& e
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ( Y+ v$ o  H4 y% a8 C/ {
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    7 k# Q! w! j6 ?( G4 _5 t
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ( u9 Z+ ?# v# g9 M" u, E9 o
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . @2 R2 N( L: J# V' c+ k
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。

+ A5 G$ U" E& |; ?/ \" h

2 l2 l) R2 Y7 f9 N1 b6 y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)
   7 R8 J- z2 M5 x1 B4 i( l
2. {
   . \8 j7 V, D6 h; ~4 g
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   & W+ L! J6 {3 Y3 b
4.     if(*socket_found == (~0))
   3 g! u4 v9 F% M( h4 l8 Q0 T$ [+ M
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   9 Q, i6 p  i, h0 q8 a
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    / ]+ Q( ?2 B  w
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    . i+ N* j( z3 E$ T3 C+ u
14. }

复制代码

0 l# L; ?) L# a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：
( ^( P* v2 J" S) i1 Y1 _) S3 J# @
9 e9 S0 r$ ^* w8 ]" U0 B1 q# D

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   , i) b' p8 [# T( `# Y% v
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;
   & G9 S( e- I; l5 @0 x, l( ^( a' n
9. }
   
10. else
    
11. {
    1 Z' S7 v9 n# Q$ w: `
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    ; b8 D& i: w9 n% A6 m3 A
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)
    6 {, }: s8 W. Y) o
18. {
    % B6 p) p4 s- [
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    . q  g- ?5 K: `: n
20. return -1;
    + R+ u6 f, F# z9 C
21. }
    
22. else
    
23. {
    ! O+ q$ C  w% G7 y! Q) j# ~
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    : _/ Y' X2 v/ d3 G) L
25. }
    1 g8 h. }- m$ L+ z
26. }

复制代码

. r/ h" O* l$ ]
. y5 u1 a3 D- a* U% n7 v9 j

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