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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  t8 W$ S! J7 {" D. x5 K4 N2 f

, V: e" N+ b6 N" d* O5 H5 u

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
0 y! X/ x2 x$ |! O
% Q( x& y' c* Y; z8 e6 P8 q+ n

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。

) L* ^% U* u  r8 J  N# Z7 c. 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。

' m6 a2 N9 p$ F- q3 c7 R* C0 j一、HTTP网页服务器
  S& t# O+ o! U- s1 J

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. {
   : N4 ~0 i0 L" J* c; H+ {$ {- K
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);
   7 X4 v: C0 t& T1 C: W, z
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   4 {) B! P; t, g- t! N  _
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    $ Y3 W) `4 z4 h+ A& n% Y0 ?  f- [0 m
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    " o! ~) r" g  B) A: y
13.             return -1;
      T- z0 z1 W5 A" N
14.         }
    
15.     int on = 1;
    1 [$ g# W" a: h. b( a
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    + J: n0 e+ L6 C6 Z; H
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    1 d# w$ b0 h* ~, n3 o' i9 y: a3 ^
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    + g) b. I* X. J3 Z+ B
21.     if(ret == -1)
    + B, e5 q0 H: Y3 P/ ^
22.     {
    6 A  |/ {% _! C. n, {) Y* Q
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    0 T$ g2 I3 F4 R* E! d& \$ y
24.             return -1;
    $ Q) P3 u; p! x- C, r& d. F/ `4 A# E
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    8 O) h9 J$ K, `
29.             return -1;
    
30.     }
    - a4 W0 w* _$ C  s4 o, ]
31.     return 0;
    $ |8 _) O4 x$ 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);
   , k9 S" W4 Y! ^9 ]6 s" j& K
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   5 w* P' B' |/ E$ }7 \; _  Z5 w
4. 。。。
   ! W$ R9 l5 e3 G4 b
5. while(1)
   
6. {
   , I( X, `' |. G& h, `
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   / H9 e% ?7 M* t* u# [" G
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   & e" R+ y2 H- `, p- Q8 T
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    ! F6 v$ F; q8 P9 n
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   : p7 y: L% E' _3 t1 D
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   
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[])
   9 v; W6 F- p( z0 M5 q# k
4. {
   $ V" }+ a9 y$ Q2 h: J( t
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   . f# ^1 u9 ^. {& J; `2 x3 v
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);
   / w( B7 I& I% `+ \; M) u3 k+ E3 W
10. ...
    $ r2 @8 v4 H* E2 W2 d: o" g
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    : }. y& Z4 q2 Z# X4 P
14. ...
    - t/ p4 R/ l$ F$ M6 b( A
15.     }
    
16. ...
    2 v; g  r# T% k6 T( n
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;">
   6 S# q% U. E, f' L  ~$ h* F
2. </span></p><p style="box-sizing: border-box; border: 0px; vertical-align: baseline; line-height: 26px;"></p>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   % ]+ d6 U5 ?$ m# w
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" \
   8 {) D$ A  D+ f4 H3 S
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   # H7 h2 i( i- N! \: W1 l8 q
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   0 T  V$ A8 J) F- D2 {0 W5 q
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   2 p. m* g6 t" h, x2 B- c. ~
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   : |3 m' x, q: v. D2 z
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    / c0 H- S" E7 V# p
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    - t0 K4 w  g/ i0 p& n2 K' x* h
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    ) s/ G+ C% w$ f, F
16.         free(frame);
    
17.         return;
    , I, e- ~- a% p: m. r6 c
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" \
   $ [6 `% u' M/ @
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ; u9 ^: y0 Z5 L' d7 t  ]$ w0 p
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   . `  s% f% t. ]* ^. C
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)
   : s7 W, W0 K% [. n( S7 V0 @7 M0 `
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    ; o2 @2 E/ \& y
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    2 O( a/ k9 @' k1 e( {: Q
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。

& [6 @' O2 [5 J3 r5 [

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)
   5 W+ I9 t" _$ }+ m6 u' r. ^
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   9 O4 L& W7 O# J* @: t. L
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   5 }" _# N2 i& `+ ?
7.         return -1;
   
8.     }
   * l/ C; F" |' @1 \8 B6 [
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    9 o7 h5 B5 P9 w+ J
14. }

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8 A9 E1 K; ^+ |6 }9 a5 d
! y+ l4 I3 p* y, O. Y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：
  E0 r8 u5 q( @

! f# L( w3 s3 E# s, P5 I

1. while(fend > 0)
   % b2 B: X: F9 A: |; N- S  c! n3 `
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   : ?) F* y* ]$ P) t9 A4 Z& y
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ( U9 Y/ A5 P5 A! @
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   * }+ D% v8 N- Z$ p; F( t% T
8. picture.fin = 0;
   9 ~' u, s- M' V' H8 D
9. }
   
10. else
    
11. {
    # b9 n  x; j/ \# @
12. picture.length = fend;
    - V! P( r, K1 x5 v' T9 W
13. picture.fin = 1;
    ) `# }3 I" I- C' a4 D9 [  r) C
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    4 |5 J7 D& E. X; {4 |
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    0 k3 F1 J: {! ?) \. S0 ]
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    ( G+ O; \4 n3 T
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ; \% f3 Y6 h7 b4 i# Q
25. }
    & ^6 ~, `' b6 V
26. }

复制代码

) d9 ~, t( Y1 {4 Z/ q0 o$ [
# n: {- Z/ G+ f' C" [& f( v6 z; @

7 t6 P4 ]. [& b9 J3 ?! Y
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html