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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" ~& U# @% @& c" B) A: w
0 @% c  h& `/ n

' y" D1 y$ ~, v! b4 _1 v% W: 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

8 ]1 I; j; F+ X) b" 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。

6 s0 X6 b5 ?- x7 ]3 `' y) K/ p% q

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

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. {
   5 o! c) p6 H' A7 W
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   1 D* P- ~" j: C6 q. F
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ) y! k/ O  Y: b
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   / o% V( D$ k% m3 ^# I0 C( q) _
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    1 C$ u; x+ u; ]7 U; O
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
      R) ?! p& M4 D/ {# U) r
13.             return -1;
    7 _% v% J  u1 @0 _, i
14.         }
    " h: |" O3 |; v' ]) V% @  H
15.     int on = 1;
    7 h6 o" g0 b' _! j* X. m
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    $ ?8 K) _: n4 R& @8 L- w
18.         printf("setsockopt error\n");
    # P+ }2 [6 [2 E( e; `
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    & r# N6 h9 H* v4 @* _1 z  z
22.     {
    7 m/ D' ~- _( E% Z7 ]  ^
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ! g: y6 c  z8 D# x
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    # r! g9 O2 W# p& z
30.     }
    " j1 a) s, z3 f/ e4 T( v9 w( d
31.     return 0;
    * `& S3 L' \- X2 K# `6 J, u+ m
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);
   - T0 E1 V$ r! z9 s! w
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   ( K4 O8 _# S' d. _
6. {
   
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. 。。。
    + y/ e, {9 a: ]0 w7 n: ?& A
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);
   7 K9 C. |" |9 `2 @
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   9 {5 t& Z; f" W6 f( E8 c; S
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   5 K: @- \3 b$ u( _8 ^1 ~0 k+ E
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   0 R, m- w( J' [+ h2 v' Y, _3 O
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   : ^4 C* C+ h! h. S# i
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. {
   2 @4 I4 m& u& ]5 W( g# U
5. ...
   . P8 L' _  V! X( e
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   3 A2 q2 V/ I$ u9 L9 }
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   $ N3 G; z1 Q* i7 f" a' P
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);
   9 h  n8 \; [% c
10. ...
    " m5 P0 a" a2 w& }  v* y# i- Z
11.     while(1)
    
12.     {
    * R3 i: {, W  Z. p
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    3 o" W2 ^% _9 z
14. ...
    , K. t6 i. r, J7 s& i8 v  |
15.     }
    7 |# J# a! I: q
16. ...
    & W9 _0 K/ d$ c+ ]/ }3 l
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" \
   / J1 ^" g6 h( o* V3 M" w
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   & D4 E8 l# Z) B7 }& v- t$ b
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   1 `9 P1 Y$ r& |% v
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   5 u1 C& Q& l( S1 y) Y5 n  z' A- @8 S
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   ) r' t& e& V" z3 h
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   . A# m9 a" P% P  v( \
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    7 f6 `/ x) r( w' Y7 r+ u
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    - \/ }- }' E: X, x( E# o
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ( L5 e, f* ]7 }* f0 D, E7 w4 N
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    * M; @5 k: I1 ^6 a
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);
   # _( c4 S9 U6 m. ]4 X
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   + e0 c; |2 n) H% b8 Z
7.             break;
   # A9 L5 m  l' F
8.         printf("sending frame\n");
   6 j2 w# H& t, ]. B7 D$ `8 k# b/ o
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   " I* \4 A$ s# ]4 T5 ?+ @' R: ]$ t
10.             break;
    4 m9 {( n* y% [+ n* {2 ~
11.         printf("sending boundary\n");
    , @7 n5 Q/ h5 L  i) V+ Q2 \
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ' P$ L! s: F: k* z# A% {
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。

1 O! K% T* @5 L6 B7 J. S* ^0 s

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. {
   : @8 w# x9 ?3 Z# {
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   . h2 R, N+ @5 j6 c: C- O
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   6 k! k& c" e5 N- f2 G3 ~
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    3 U9 l8 {6 n6 S" U
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    + J3 C  w8 R7 b* Z% R  X& m
13.     return 0;
    7 N- O9 Q( i/ [1 x. S7 J
14. }

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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：

1. while(fend > 0)
   $ I) Z7 b7 o) Y: M  U2 g
2. {
   + t" @6 y: ~  @- c. l; K! u1 t3 V- v* Y* A' W
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   , ~; K$ s% l& Y9 q4 h; M5 [
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   3 Q% |6 q7 z0 Q0 i5 B( f& |; ?
6. {
   / h" I8 M4 b  @6 _' P
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   2 S3 ~7 p, R/ A! f" r7 q
8. picture.fin = 0;
   0 Z/ n9 H3 [, V% `
9. }
   4 ?' F; v1 S7 L1 R9 {% s
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    0 ?4 A" n& Z' `/ a* }
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);
      @. `6 V  N9 E# T& \$ J
17. if(sendbytes == -1)
    : d1 `7 ^" v7 C' B
18. {
    - @& K1 P( t5 J- ?! N
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ) Q# \) e9 |- V; F( j' G
20. return -1;
    
21. }
    * m0 J& ]: m% r0 E' O& L
22. else
    & N, y) Q- ]! O8 B, O; j4 \8 P& B
23. {
    ' j+ |' Y# N# E9 V, H, t+ ^
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

* m# x1 I* N: p% P1 w
" s8 x- F" M- ?6 \# m, {( xiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html