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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5 `2 a6 G  I, K$ y+ F. H
% y" e7 x* P% C7 d( e& @

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

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。

! k. ~" l1 A2 S+ ^4 a5 F

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。

4 w, t0 w/ L) H0 N% B; ?7 l# R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. {
   6 O$ \" p: M$ o7 S  q4 x+ f: N- c" [6 Q
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   " U% Q; ]( o1 w/ c! A
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   % y( E8 e! ^5 l" v; u- t, W  q: a
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    4 o5 b& C2 I1 [- b3 W
11.         {
    / r, L  d9 z0 q8 U8 n/ ?
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    + B. Y% H5 e7 o- _
13.             return -1;
    
14.         }
      n6 g) V* w. y* x- u
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    , p. F+ Q; |2 n. }8 C9 I2 t
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    & v6 l- Y; R& X2 {% _
19.     }
    # x) Y" P3 P/ \0 L$ u- [
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    5 ^  @8 S( T3 s
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    * _5 b( d5 B! Y; @
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    6 g* z& J- V: g5 D* y
29.             return -1;
    
30.     }
    
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);
   ) \( L! e5 L7 o. `
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   2 C# J0 c9 `! a( R
3. {
   % L$ ?  }+ z  x* Q! d- V
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   0 H- q( Q1 L+ g, g5 L2 R2 D2 }* [: {
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   ) E3 C7 @1 Q8 r
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
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);
   8 E/ A( {: s( |8 J
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   # g$ u) S& w: [/ d; 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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
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);
   ' J9 w! I1 B7 ~
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   , U; G/ }% K! g: n" {0 Z
10. ...
    ! F3 {) s+ ^5 u0 y* O
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
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;">
   4 z1 S; f+ e6 A3 z$ N" i( z
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.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
     h' R: m3 @! V  T
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" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   7 M5 a0 a7 g" M) G3 t' R" l
7.     printf("preparing header\n");
   $ U- m4 s& ~0 M7 Y5 U- e, @
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   " ~% v5 i6 \  D& [6 }% `
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    + f# l. b2 c# d4 v/ @) j" E# a
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    / i$ l$ g* G- V& p8 B
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    ; i4 w" {% e7 l- v- D( e' z" F; I
16.         free(frame);
    + ~3 A* p) f+ z7 a2 u0 \4 j& o( B
17.         return;
    7 O$ B1 r: ^& S; l1 H- ~) P
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" \
   4 y1 f4 ~# Z/ x6 }
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ) K9 V  \& z- O. U, u
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   $ v/ E2 T9 @) V7 I$ ~+ F
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   # B. g: z0 {7 d$ h9 p
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   1 {( [; O( W0 c2 ?
8.         printf("sending frame\n");
   ! ?4 N$ h  \  q/ y
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    - e) V5 F& U! z7 X. ]
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>

复制代码

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。

3 E! k8 ^* |9 w+ [' f- i' n+ e7 k

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
! F- D4 U( _- y; V' B& Z  Y+ J

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   7 I5 k; H$ k% X  s; a- @
2. {
   7 U+ l7 Y% H3 \- d* O6 J$ q
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   $ q  j: X: e9 ^: E& T* r; }
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   , {/ \  m: H* H5 P' s5 u
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    6 T1 J' F- C+ d
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ) j* q8 h* Z5 }( j! ]
13.     return 0;
    . |% X  o1 j" c( `6 |% |
14. }

复制代码

* |- B6 m. u( E) E# w8 |8 w3 U
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)
   ' @& y9 `: f! E0 m
2. {
   * T) B; X1 w, b9 D+ v; w
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   % H5 F5 Q# P' c: v) V
6. {
   ' U/ p+ I0 m& U  P) E  b" D5 l- M% `
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   & T; Z6 m9 s# `% @5 E# Q* A
9. }
   7 [5 I# z, q' H# Q
10. else
    
11. {
    8 E5 d8 _1 U: W1 s7 i3 R3 `3 W
12. picture.length = fend;
    6 a/ f  h* i3 z. s7 C8 ^
13. picture.fin = 1;
    : o: z0 V# o. |; o& Y
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ' k: |7 H5 p: J0 q
17. if(sendbytes == -1)
    8 W0 Q; }  H4 s
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    1 z' B1 w! _! N& L. O
20. return -1;
    
21. }
    # t/ e8 @8 x7 P# Q; E! i8 H" a
22. else
    : y7 l' w1 K- r# q; ~- C! a
23. {
      V; X7 M3 G4 r0 Q1 G; O
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    + O  @% q+ s. I' ]1 |8 p# b& p$ {
25. }
    
26. }

复制代码

2 [( f$ i" A+ p% w' u3 Q' L% e

; J' D/ [2 \! o; |( b$ c1 @  Y$ _
! Y/ _) c3 i0 O5 v3 @* Y, U% Z; s: |, riMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html