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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0 }; @' O" J& M4 \

( P/ H6 X4 y6 s( V

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
) _, c' P! y% m9 j0 D- W7 e0 ~

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。

2 P+ r6 k) t! w* w3 j" w2 e2 V

% A% D% S9 S0 n3 [( P. |. d( P

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。

  
  ; C2 }6 m# p( }( L9 N

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。

7 C% p) }: K" B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;
   ' U; C5 M/ R" m
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   , M; _: {; V0 [4 G. }$ L- i. W
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   1 \, r2 z& K+ B2 \- l5 T: o) ?
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   / N& W& `. m7 U* X7 u) e
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   ! P5 ~9 U5 {0 t' Q) V
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   0 y0 A% m% Q- @- L7 {* P
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    ( J( i- N+ N8 z* b8 \% s
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
      b6 V/ q/ p3 ?8 d1 o
17.     {
    / F$ e' `& y6 M. s4 W
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    - S% V% L0 c0 e9 z4 D& Q5 S, D
21.     if(ret == -1)
    ; M/ M2 ?3 P9 N  G
22.     {
    ( W, e) }% ^) L0 b- x* p
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ( [; d- N7 H( z- u; B6 S$ j
24.             return -1;
    5 e% I4 }, d1 M% n+ C
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    % C* \( v/ n4 W' L* W
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    / Z, [5 [% F( t, Z! z- y$ f
29.             return -1;
    7 V! [% C) f* x
30.     }
    7 I' `) Y/ y- P2 v, Y6 G
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);
   - e, j9 X& }3 h: ?: ]& t- h: _/ }
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   # @' _4 R- N/ [0 f  s
4. 。。。
   ) h; U( }2 v1 [; T2 p
5. while(1)
   
6. {
   2 j/ A5 O! o* }; p8 r8 b
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   1 x: n( V# i- l1 U5 _! w8 e& i
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    ! r% m7 B1 g9 L% \$ M6 F( J0 }) V
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);
   ' a. M1 f4 O/ W% t5 `/ {1 o
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   / A; h; y$ z2 T1 h/ c9 N& A
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   & g2 s. b2 P" e8 ^/ Q7 q) h$ Q* P* \
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;
   ) b4 O, n  J: \$ }: V6 z/ O5 s% g
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   4 x6 ]/ P1 S( c2 b7 v
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   7 _2 P* D3 f' i
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    7 D1 |7 c; F  b* B
11.     while(1)
      B# @0 @7 U$ X9 }) T0 M
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    8 {! R$ Q% R4 q" q6 s0 \; y
14. ...
    3 [" O2 ~# ?# @7 ]* t
15.     }
    
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;">
     ~; ]9 o6 f+ u% B8 {4 [- b
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" \
   9 j6 K$ g/ _* B7 \5 n
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 B7 H; n, ]$ ^$ G! a
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   1 [% e, L, [9 L& O, C5 O
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ' x5 e# @" l- ]$ z
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    3 K9 }  E# Z. z: Z. M6 d/ w
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    8 S7 ~7 ]6 b* H* T
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    9 x8 K7 P" \- S' m) ?  A: Z& p
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    
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" \
   7 M* _: ~' Y$ @/ W8 B! |
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ) S) W) q; c9 B( r& [0 W" _" w! T7 r
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   9 v8 I1 Z. S0 W0 {8 s, ~6 ?
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   9 S% d! x! q& Y! A/ I
7.             break;
   6 X3 s2 j: N! Z
8.         printf("sending frame\n");
     V, J" p1 W' c& e% [
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    0 m; s0 A4 q/ b4 N4 `6 Y" a2 A
11.         printf("sending boundary\n");
    1 m; t/ ^" ?) e. v9 j& D, g/ R
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。

" f+ X6 R' c0 M. Y! C2 e, G二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
1 v2 ?( w2 ?. h  X8 H

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   ; O1 D3 V3 ~$ J* K% ]
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   5 t8 J1 b8 Z6 N& }0 a% A+ S
5.     {
   : s% `9 B; W9 {# y$ B' ^
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
     C9 T0 |2 |& w) n* d3 V
7.         return -1;
   9 j1 w8 \! H- e" h# z! r7 G
8.     }
   7 A4 q8 R: k" a9 H  q/ {2 F7 O
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    4 d+ q- o( k3 q7 E
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    - n, P$ s) C' V- i+ A3 t+ h
13.     return 0;
    2 Z1 S$ i$ W- o) R) Q1 c
14. }

复制代码

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：

3 y9 X& M! q1 ]/ V+ G

1. while(fend > 0)
   
2. {
   % K, Z6 }. {0 T/ I
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ' L' }4 i& ^/ u
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   * d6 A& Z% D8 Q+ I' z
6. {
     C% b8 S, Z6 B3 G4 w4 X4 i/ ~# u/ M
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   0 L7 n2 @$ }4 H9 o$ x- N5 T5 J+ T. ^
10. else
    * w' T# o- J, e; ~
11. {
    
12. picture.length = fend;
    ; p/ i9 }* r/ R( T
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    3 N9 ~' Z) s" {+ b+ m
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    6 R4 l0 |1 f) x- Q
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    6 }/ K1 C0 P; U* I& |% y2 q
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    - b. ?" @6 U  B5 D
21. }
      j% V8 _$ }6 q5 ~: W5 m3 _
22. else
    
23. {
    2 K0 _$ E! i  J* N9 Z  V3 _
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

! W' d5 p9 B! C" F. k- c

$ b& @% s- U! R  d( k6 @2 N4 m5 X% K
0 a) b9 }% R* n; T2 JiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html