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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/ z, g1 b  ]  f2 ?  E0 }2 i1 b
+ b; G% q8 j+ t1 K) K

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
" ?. Q# l/ G4 X$ o6 o
7 {4 m- g$ r# `9 |5 D7 _

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。

+ z* A% W' [& r/ Q/ [

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。

  
  & |# B* \- }4 a% e) b7 ]2 c. E5 b

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。

+ ]6 d( p4 f  o% ]5 c8 l# A5 @% y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)
   * k0 L- G; c6 B3 n) q" @
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   9 J8 m- X# ?) u3 H$ X& `" p0 y
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   ! U7 o6 C- {' L  d
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   5 D& ^$ c( V+ P* R9 S( \
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   . }3 C1 o0 p# h' D% C" j8 d2 |; C6 Z7 p
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    : I" K* l$ S# l" d% q/ Q
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    6 m, ]3 y2 g$ \" F
17.     {
    % P4 {9 R' ]  F! e" N
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    2 q1 t1 j" q1 K; U& M
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    + @$ H# S8 M% v$ r0 u+ f
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    . p8 V9 ?$ D: j  b
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
      x% b# T) a2 {
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)
   6 B- |& P2 O) t- h# {& V
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   " H7 _. w  ^0 J$ q& j* U
6. {
   ; F0 m  U* \! o3 E4 p! P8 b
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   7 z) d) [( i7 e3 k3 T9 F6 x
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   4 q1 `# d1 z, P( M# k
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    : s# V- H7 K6 I' W' B
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   5 l& y2 S8 K. h6 |
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   
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;
   * f- @8 [$ O! v  G; f2 f
2. pthread_cond_t pct;
   & {7 w- V+ T  i$ C" z
3. int main(int argc, char* argv[])
   . l. E2 C0 l8 b- T
4. {
   8 D! a% u! h! U! {
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ) K+ f) e  |6 y! C6 h! ~* Z
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   4 F3 B6 _! q$ f# O# ?
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    ; [: h3 `% U6 d% g4 f
11.     while(1)
    4 T* G2 X- p2 M; g0 a9 n6 G
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    / o& O' m8 S8 w% t! w
14. ...
    + k/ @5 h- a7 M+ }# m) L
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;">
   
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" \
   / ]# }+ U; Q  p3 b
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   : R" H) F8 F' o& D, B* J
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   2 K5 O/ M' z; }# C9 p
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   ) E% o3 H- W4 Y" y" W
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ' G) G, o' K7 @
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   / U: G+ j4 U4 \: ]6 Y& a6 ?! M
7.     printf("preparing header\n");
   8 o3 d) O% X$ P1 J! \- N$ u; J7 i
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    2 }1 D8 q7 L3 J5 {4 X" t
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ( s: h0 w! B% {1 k1 M
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . D0 k( h' V& {3 E8 M
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" \
   
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);
   6 d5 Z5 m! A8 @- Y7 r+ c8 c7 k
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   / S/ f% V* d  y- v
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   ! u# y- X0 V5 e! v$ S
8.         printf("sending frame\n");
   6 {2 |/ S+ f# Z$ t! q
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   . C2 C" L: x' b, Y
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    # \: Z- E$ C7 u: y9 y
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    - [1 l; m: H/ ~7 e, Y
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。

* K9 y2 U* H3 p, E: r9 K2 a4 W

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
+ T  k+ v% N- R+ p" t; j) |

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
     \! ]( g+ |% Y
2. {
   ! @# H* B/ K! [& \/ N5 u$ W" C/ L4 _
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   1 H+ Z, C5 Q% ?$ P. J) w' N) T
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   - ]' i( t& M9 w
8.     }
   ' _3 y  t1 O( f
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   0 {! @* H1 D/ w
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    7 s, E. ?! m3 m( a, }0 d. G# X
11.     addr->sin_port = htons(port);
    3 \! G  h! U% p* D/ N- y
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    & w7 g) x6 |9 X* Z  t% n" G! K
14. }

复制代码

. D' y/ p+ Q2 H0 g& ]( h
: C3 K* V( I/ g3 x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：
& N7 Y8 n- F- P. n. `
1 O8 G; P/ i8 P) t

1. while(fend > 0)
   : P$ C. o1 W7 {$ k* ~! c
2. {
   # A" Q) Z$ q8 t- l
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   " b% Z+ u$ h" M$ y4 v. a
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   / a/ b; C) n' K; v7 n
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   % K2 d! D# Y/ z" u  L. j
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ) f& Y7 q7 G( ^1 H# p/ X  m
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   4 m3 Y4 B& L8 G8 f$ r
10. else
    9 r9 d$ z' Y; p  P  n9 ?
11. {
    : i+ @" B( h$ P6 A! p
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    8 S6 a+ v/ z! d3 I2 G& e' ]
14. }
    ) J7 W2 G$ _, k% ?. ~
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ( ?2 S' Y4 x1 D! [
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    " W( B" K+ n7 N1 V. d$ K3 ~
17. if(sendbytes == -1)
    9 Y4 {9 [! H& n( r% A  C# b7 t
18. {
    * `6 o2 j. B5 y" g0 F- N8 M' V9 L
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    % P: `- q. f: }, I" A  d! a
20. return -1;
    
21. }
    & j/ ?- |. u1 Z0 A* F
22. else
    
23. {
    " c# O4 P9 ~* }$ r, X
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    7 X& l* P0 ^: A7 C8 {  ]/ m
25. }
    
26. }

复制代码

* N! p& t/ r9 d6 ]; r
( z: b* I# x/ w; c9 x+ M& e

. Z; G1 y1 `# N$ d, t" `! WiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html