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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) O3 N  h: Z! Q* U) o
2 \) Q% E# ^. t5 A, M# w& C- C

6 ^4 Q6 j) o+ s- S( j& 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
8 Z& |5 h! R; S" i
/ h8 ?3 e2 \6 ]2 P

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。

( ~3 U! X4 g% h. J* g; b

/ O$ Q# Y" r5 t9 A9 Z9 e* T6 _

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。

一、HTTP网页服务器
9 L: z; B0 {7 g. ^7 [/ Z  l

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. {
   8 I6 k$ h/ o) B7 |3 c  Y
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   9 o9 D: q* A! H7 h6 q# [& {: m
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   " v8 r; r" K2 ]
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   - v9 Z& c0 O3 r% `( o* g
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    5 U' K2 x$ I1 d* k5 T9 r; o; d
11.         {
    6 L+ a* g4 k. X( ]3 f# o: V' G
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ( m: A6 P1 {6 Q. u' r. H% _" x: {
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    9 ^1 K3 f5 K# W7 y! ]) S& z/ [
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    6 p& v' Q7 }, \& b. E/ D( w! Y
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    . A3 I" V) k, P
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)
   
3. {
   
4. 。。。
   $ I: p8 [, j# S' A# \
5. while(1)
   
6. {
     ^2 c: e3 F9 Y. l; n& T
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   6 v7 k( R- I. _. w7 F
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ' b& D! I% C3 X9 w
11. }
    ( E' l* ?# \) F: K4 d
12. 。。。
    + D$ @% m& f8 j% x+ d
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);
   ) M7 i. u9 |6 `0 v- B- a
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   4 v: n( j& ~" D) y' o" ]" r
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   + i* F1 r7 p# q4 X7 y2 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;
     T9 a' E" _9 [- H3 z* n
2. pthread_cond_t pct;
   9 W8 z5 V% _* J) p& ^' |! M+ n
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   4 r" D3 U3 ~, @5 u
5. ...
   1 [& V" n6 i; K
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ) W: A- J, z( g% c/ h, b' C
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ' h. l6 y3 w) g+ H
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   ( C  f, ~2 M) }2 m( d6 o
10. ...
    * K# |- I. y0 J  \1 T
11.     while(1)
    ) S, @& a, P* }
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    6 S0 V! f' a! O6 N4 n/ O% v) Y
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. </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" \
   9 y$ n  A6 L4 [
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   5 J8 r( f. Y; @2 d% t1 ^1 ^  a
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   6 n: S& c* L3 C  \9 s/ v% H
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   7 w& @- R$ q& S! M4 q/ Z  T
10.             STD_HEADER \
    2 s+ o2 h# w: [1 o* ?* a4 j% }, A; J
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    2 m" `  Y5 Q4 j2 R( I% ]' B
12.             "\r\n" \
      ?5 E! n( w7 R2 ?) o
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    . W" [5 t6 Z$ ~( n
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' H% x' i( _% ~# N$ K( h+ ^
15.     {
    ; z5 n- b: c; _& t  J+ V7 U( W
16.         free(frame);
    6 ~9 N3 p3 O" V5 U
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
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)
   , @; j( ]5 f4 e; w* N1 Y
7.             break;
   + G  q2 a' @0 A' G: f$ b9 ~% n' V
8.         printf("sending frame\n");
   0 Q8 d0 l; S" B3 [- b5 b7 ]
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   4 s: `# O- ]! f4 h, f
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    & n) L7 p, v; k
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    5 M- K' b3 V2 H. O% K4 d
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
8 A. s0 S3 ^+ B& U

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   # U; O) l% {% B6 A2 S2 i- t
2. {
     [. z: c1 u/ i' ^# U6 Q; k. S
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   7 S$ y: z8 Q$ c0 n2 ]  r/ A
7.         return -1;
   
8.     }
   1 ?2 a/ \" F7 Z: F& ^0 M
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   0 Q- c, L! A! H4 g, q4 d! J
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    # J# u* d) |! q7 R$ N! r! j8 J7 t
11.     addr->sin_port = htons(port);
    # |& h/ u: ~* q) P1 E0 z
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    & G$ _1 \6 T4 X+ @; f
13.     return 0;
    2 r+ m5 C& |% K3 ~% J% q# t
14. }

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6 B/ R- X/ V' s/ I( ?' |
% k4 Z' k) ~0 ]% `' z; ~( }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)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   % {2 @8 ^9 |- G: t+ D7 j# |
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   6 \' Q1 K' A8 _$ g) c3 i# O
6. {
   $ t2 c: k" [$ ]) f: @# R/ V
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   - d4 S: O) ~! G. `
10. else
    ) ^" M0 B, N  \0 O8 n5 p
11. {
    
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);
    & ]4 P0 G: r3 r1 o' N
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    8 y/ C0 D, X; u# ^( L* y; r9 ^
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    . w9 e) T# q& \. v4 q
21. }
    
22. else
    
23. {
    6 ]7 \, O; v& z$ ~
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    . n* ~' {- @7 ]" ~
25. }
      Z+ H5 v8 _0 q/ b4 L: A# V
26. }

复制代码

  o7 w9 x% W$ k6 @
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html