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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# r1 y& n5 m- a# ?1 D

9 U7 Z: u2 B1 L% A9 ]5 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

; t, Q7 F) N/ \( Z! a

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。

& w+ `* z# I( Y" i) T

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。

  
  8 d' W  n6 S' C0 @  {

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)
   
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ; p. b# K- x; I8 D( K' [
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   ' W# J- E. ~2 ~9 J/ ]' o3 n
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   : G% r% Y4 z6 O/ E, `, T8 \
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    7 |! K" A9 w  h
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    : q! h4 p: w% W0 g' J3 Y: i7 b7 k
13.             return -1;
    
14.         }
    , B  q5 ~3 o5 q7 p4 x0 I1 \
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    . W5 Q: R7 s  s, i- Z
17.     {
    - q4 e' O$ Z. q/ X, P4 ~; V1 S- E9 c) n
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    * l, }# P$ d$ Y$ I
22.     {
    9 x+ f# v1 J) x* F
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    & }' J% j: l1 \5 y# G
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    & D# g9 I) g! B* D! i! P7 R
28.             printf("Listen failed!\n");
    # s' G8 [5 \9 E" F0 p  c9 m
29.             return -1;
    0 b) t# o) C# s
30.     }
    
31.     return 0;
    2 p- Y* z) Q& ~; V# ^' R
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. {
   : L! v9 Y' h$ ?' ~6 o
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   ' g7 y% Y" [* X9 \  @( j7 b
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    , V" d% W/ H6 l4 [) D9 Q/ ]8 a
11. }
    4 @! G/ e: M, K& |
12. 。。。
    5 d, ~" S0 r- r8 h8 {
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;
   ! Z5 s& r; L3 Q/ g( B
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   5 q- e. G! `# Z0 a9 @% h
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ( x' \8 M1 g% `( d
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. {
   % I& d( d- z8 j* c' I( X8 L
5. ...
   0 m1 k3 }9 o+ U$ Q9 ^* a, c
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);
   1 F5 i* p$ G2 r9 E% J* ?, P
10. ...
    $ L+ J) x1 h- j% G
11.     while(1)
    % b/ M8 Z. L: s: I; U/ ^) h
12.     {
    6 {# ~* k* ^* y
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    * o7 K$ r% f# B  @
15.     }
    9 T( [+ v, Q" Q; M$ p: Z/ p
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 P/ [% ~, i8 k7 O
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" \
   . ]( i7 g8 \  y" g$ t' v7 F* _
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   " I  V. _/ x7 K& D9 ]9 k
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   4 Z* b) D0 N, H! \) A2 ]8 [' f
7.     printf("preparing header\n");
   0 Y. k8 N2 P* A4 @3 Y2 j" F$ l
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   , b8 k( I2 B3 d' O2 ^, Q
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    5 S, a9 U" j4 t/ @# Z/ J- V
15.     {
    0 J1 @% q, S6 {5 [1 G2 n
16.         free(frame);
    
17.         return;
    " f7 ~) Y4 ~% K+ z  k& j+ I
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);
   6 _, Z, J8 \% j' `  ^
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   / {9 x! ]; ~$ M
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    % O3 V! ]7 L  T! {9 Y  |: T4 `
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。

% [; e) v) P* c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)
   9 K; ], h! L: ?4 H/ B& j
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ' k5 d& X. ~+ c0 F: P$ k) _; z) y
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   . a" C5 _3 J! r* e$ x
7.         return -1;
   6 m% q! X- |5 U; }7 D( b, j
8.     }
   - H* Y' \$ o# x4 u) |) z+ W
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    * A/ W. L# o6 W) s: d
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    ! m1 ~, p, l" h  p: f
14. }

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: [5 ^3 B# F. J  O4 I' U! d6 T5 W% B
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：
) R, f9 w) b5 g5 d$ b
: t2 N' G/ ?4 _( q4 B

1. while(fend > 0)
   / s* p$ N3 z8 R) S! x
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
     y5 t: X, U* [- m" i
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   - ~3 \  ?* X8 O: g- J4 M
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   3 c2 K+ V. N! V% M% D3 U
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   ! R8 _' @) n, _! i, m$ V
10. else
    / ^6 F  L- }3 Y& F
11. {
    
12. picture.length = fend;
    : |6 e6 k1 z: K' M/ Z3 V; s  o
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)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    % H' r7 B3 B8 i0 \4 ~. N2 Z# q
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

8 J/ w0 k" @$ m8 H$ \- _$ B0 ?
% R+ q% W2 d) W* n* q9 h

2 G. b1 \! T& L1 B
3 P8 K4 L3 }5 D0 {iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html