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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* i& |" D/ a& A' d7 C- I0 x2 W
/ P3 F: e# K6 n" z" A

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
: r$ r+ q4 _! |6 h4 Q0 I
% ^; |$ j% Y, k" r$ ?) @& f5 R

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。

# ?# ~0 e. X$ e* z! g0 |% m

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。

2 o6 F9 v, V; [7 X# u3 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)
   8 B! `7 m& c. I) |, I
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   + b: t" d, ?1 ]( x! }
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   3 }6 T6 d% \% Q- H( G& F
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   8 O5 `5 ^, S) H. E% Z
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   1 M8 T  E9 Q( y) ^" {% P4 G% d# v
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   + z- w% S/ A( X" q2 E, p0 P. w
9.     int ret;
   : |: K. b# P8 H
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
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)
      y+ k$ _- j! F1 G
17.     {
    3 ~+ v3 X+ ?' n/ j# I9 C. R
18.         printf("setsockopt error\n");
    + Y- ?6 V7 ]% y- k# T3 z
19.     }
      F, ^- Y' j2 q: R  C) j9 t
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    : k  b$ q4 g  {. F% W8 w" C
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    * ~9 P$ U% p/ {1 D5 J! J
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   + q; ]! g2 _: i5 b+ l+ [3 K9 i
3. {
   . P- W6 ?0 X$ w* J3 c4 X
4. 。。。
   - w  U4 S, B* D2 u: i. r7 h" p, P
5. while(1)
   ; C+ h! q6 z2 l
6. {
   ) o$ w1 [# Z' A0 @" v& \
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   , g" q, ^; B: d
9.     。。。
   2 l, X) e2 A# _% N) V. A
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   . Z6 t  l; l+ w+ ]8 O4 d6 `
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ' ?" r: ?6 k4 P! N3 Q# R! Y0 ?
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   3 w' J3 S- F3 U) j0 M( l* D5 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;
   8 R# e5 _& J$ v$ A8 d
2. pthread_cond_t pct;
   % [! k8 }8 R7 p4 J. s
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   7 b) {9 i1 Y8 ?8 u; Z1 }
5. ...
   2 Q- z. O0 A/ |
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ( |. B( a( ?3 R3 U
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   & e( J; q; M# g; g* u5 n; B
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   9 G( Y( ?9 W: a0 N9 _3 P/ r
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   7 t  e5 c% o, p9 D: d6 S- i
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    5 @0 P- A- P* c. }2 K' }
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    . s1 N- [. V! J' j0 F7 ~
14. ...
    ( F/ c, S# ?4 W9 C' }/ b
15.     }
    8 F/ R1 M/ J9 U- k
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 V! E4 v1 q8 [" d3 W
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" \
   5 P/ ]6 M* W$ _  p
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   & M# ~, K: P( Y* F7 J2 B
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   & z+ n/ F3 \7 W" B
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ( b+ j8 v9 x3 [3 r) E
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   $ q7 x! b7 B. U+ ~  f
10.             STD_HEADER \
    , W/ V! j$ R2 X7 k. H- o" Q& V/ G
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    # e: V% _/ j3 c3 O7 B; I
12.             "\r\n" \
    . u. l# a4 F. {6 s9 ?" N0 }; P
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ( E! A3 n0 w; j; o8 H
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    - ?, w6 w; r" c
16.         free(frame);
    " x2 D$ d5 D( ?0 O
17.         return;
    ' `' ~) z6 s  A6 M/ G
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" \
   & X# g0 e! V2 K/ l! U$ z  Z
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ) G# \7 p+ p7 Z1 t& ~
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
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)
   ' q( x( Z' B; m& m
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   8 {1 _2 {& |6 }6 V: t9 d8 @: ~
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    0 b( m9 k3 f5 x. t
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    * a/ W3 S6 y8 d/ b
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
      @/ k, T; R9 [
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。

$ h7 W* D# Q; v0 T$ G! M0 h% V. u

3 \) a3 ]  o) w二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
! D4 V; C/ Z) F; v

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   9 u) b0 o' k, H+ u
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   , Y5 J& ?  v7 a- l! Z% y
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   # g* u/ S  U  h- i  I1 c: d
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   $ ]6 h  N6 c# D
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ) b+ @- K0 m+ X5 R5 D
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    - d: U# l, f# v8 p9 a# _
13.     return 0;
    . \7 V3 b8 l3 Z  ~4 {1 Y' N# L5 Z: [
14. }

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% w* o" g  ?7 o2 f( E  e7 [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 U  Z: L2 ?1 e) o  Z7 u. c

1. while(fend > 0)
   / r0 M  t; K/ M) @5 z1 H) [
2. {
   $ o6 K2 P4 u" ^" c1 N; r0 x
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ( n! f+ w2 c2 i9 q; g* g9 Y, [
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   * U  g, g  K5 R" ?  E& i
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    $ Q8 W2 F7 n& K
11. {
    8 n7 Z7 F; a% p% m1 u
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    7 S6 j8 p9 Q, E/ E  x
14. }
    1 s' h  x7 V; |9 e5 ~( C
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)
    7 `; b, O7 ~, J* U
18. {
    0 a/ a# F5 h% w
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    , o0 l4 D( T/ _' h- K* t
20. return -1;
    8 U9 `, d' a! G% R; y% F2 A
21. }
    9 H9 r- h" `2 s7 {: m- w
22. else
    ) o& D$ X8 a; B7 S3 O3 b
23. {
    # P4 m% Z2 E. O3 Z
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

7 S, S( x( F  u3 z6 c/ tiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html