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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; r9 @: W' `# i% Y
1 j: y# l" d4 I; I2 z( b: l

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
" M9 ]9 ~: l% m1 t0 M
) A! d3 r: E9 V7 `; z5 S

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。

, c. L* z' G1 v* Y8 g

# h  K( l. ]5 J' \

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。

  
  # w: O3 W- S: \4 A8 \( f  r" \  X6 Q

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。

; ~8 K0 ^7 w8 m7 O一、HTTP网页服务器
0 g* \% f0 j  k, p8 h

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)
   1 `8 P- U1 R2 n; [* x* M
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   6 Q; ~7 ]( Z2 Y8 z
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   # F* C4 e7 s. F
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   0 u, X; G, T4 B! j: {- `0 [
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   " v0 u* y6 K) D8 c# J* |9 n
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    ' U7 H$ M4 |* K7 o) f! h
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    . t' a3 _! w4 `
13.             return -1;
    ! H" f- l% T2 l: R' A
14.         }
    ) V+ H2 s% N# K: C
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    : z: f: R4 M, a7 ]8 p
17.     {
      ~7 G% e8 {+ x& ^" z
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    $ P) h+ X1 F7 l* h" T( k
24.             return -1;
    
25.     }
    5 T- |. S% w; @3 C" J
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    - d2 j2 q! j- W$ J$ K7 ]0 ^' l* I! a& A
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    # A7 M3 K8 j+ U; r: [% `
29.             return -1;
    2 g! S; l: _3 d1 P4 f9 m7 W* B
30.     }
    
31.     return 0;
    * {# c, y+ s3 Y  \# M, d
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);
   & a. v, q9 h: q: }9 c9 x/ k
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   9 j( E9 k) j4 z* X0 W4 p
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   ; x( v0 W$ d: y! m6 r& n1 }/ P& q2 F
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   8 L( K7 \7 {* i3 Q, K  S* ?- c! a/ S
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ) F% k! T. x% f
11. }
    
12. 。。。
    4 L5 v: G% s3 M( J! r3 G
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;
   : E2 e5 y) M1 e1 Y
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   & v8 J$ T+ G# C' K: R* S+ v
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   , n* t, u/ T0 ]1 J
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;
   , ?) U* m+ c. f0 j
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   + J2 K5 c/ H# \4 f8 A# I2 E. S
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   4 L7 @7 p4 h+ |+ j
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   " C) M. \  n8 n+ ]* [
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    ! z4 S0 s& d4 I  @$ D0 N7 w1 G. R) B
11.     while(1)
    7 w/ N) c3 U+ \& W  G" h
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    9 |) I' P6 x5 W9 t9 @% c
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;">
   7 L7 A* i/ L# e  X- M. x7 [
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" \
   
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   1 B7 ~! V: n" q" K
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   * D! z0 m: ~* }% f
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   & C, _. n" w$ E0 p  k1 K. N7 o
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    ! P- L4 T& C6 O; G  z5 l% Z3 N
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    - v* v" r) b$ ~* Q3 N& _
12.             "\r\n" \
    8 S$ ]( K8 B8 B8 I
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
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" \
   3 C0 X6 E! A5 w( [8 P4 |
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   3 c$ w( [9 {0 Z2 v  F4 i
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   1 K& P4 |$ S3 p/ Q2 L# c% r0 R- I. n; }
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ) i9 H: V+ P/ {4 ^
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   + k. P. U4 }. X2 ]
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   5 k9 ^3 w2 U' U7 y, a$ L
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    ; p7 ]& o2 _1 r' X
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 S4 D- C% O! M9 U1 a
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。

0 r7 K, x, @0 T/ `  |

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 ?2 X- [0 @9 e$ T
2. {
   . u( q9 b; \1 _, _- W4 \6 o
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
     u  b7 z" P& d; |  l
4.     if(*socket_found == (~0))
   " l% Y/ v8 s$ Q* n6 @7 n1 e3 v
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   : Q( l) g( a9 P9 X* Z" {( w
7.         return -1;
   * j# z# g+ A" `1 D+ g* \; f/ l
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    / t  C6 y8 v* R1 q% [/ w
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    : R; k* h9 I! Y2 V
13.     return 0;
    4 |! e& p; U5 p: p  A2 j
14. }

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. W& h1 L9 `: D* n/ o1 `) o
7 Z6 y0 |  e5 P- M6 H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)
   $ U/ y/ C# ~7 R' F, a
2. {
   0 Y' T% x, ~9 T# j6 L( M0 |- x
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   / o  }2 \. s) i$ q
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ( K  ~8 a7 S/ R9 ~* `: f" ]
8. picture.fin = 0;
   9 Q, z" k" }% `; t4 \
9. }
   ! t: U! l4 w/ W  t' r
10. else
    4 y# X$ H+ y- Z4 M, o0 _2 l
11. {
    ) Q& D" V, A% }. z) R
12. picture.length = fend;
    
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);
    
17. if(sendbytes == -1)
    / ^2 f( W' h' u1 ]9 w
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    9 a+ g. @# S+ ^
20. return -1;
    : D8 b+ n+ N7 f* e
21. }
    5 x. V: F% _( }0 M" P) i
22. else
    
23. {
    ; G  \/ x3 F, M* p8 P* k& a  o
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

" |- P, o) m2 q' U# Y% x0 j5 A0 O

" K: i7 R( w* a. X1 R& |iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html