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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# q' a6 ]7 e$ Z* C( ^

" e; A- B* {9 ^3 Q2 J/ V: 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。

) M4 H$ W5 M/ l& @- Z

# f/ J$ F1 I/ B

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。

  
  0 }, @; {5 g+ X3 M( f

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。

/ x! Z  n* G' s7 d9 p; f) u- F一、HTTP网页服务器
9 _1 l- t0 o% y) V4 M

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)
   5 @0 R0 {' b, {6 b9 _8 n% z
2. {
   1 ]8 ~$ p! [/ \" i, a- c6 E5 v
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   - L/ s( s3 Q! ^2 z5 k2 v/ i
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   3 W& F' X2 V% J6 B. q8 @9 n/ o
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   1 e0 F5 m3 @2 L% u; X; W2 c
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   4 b; k  J# j' j& i/ g' E
9.     int ret;
   7 v! b2 a3 x* p& ~4 v1 R
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    % e. G" G' U2 S1 @$ o) t4 q& w
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    & x. v5 |- E. ^; r; z+ v" r
13.             return -1;
    # [- h, j  ?$ }/ ?$ C
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ' J* ~7 v2 Y1 M+ E4 O3 V/ H0 I
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    - p8 L, K5 i' e8 w  \
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    9 n0 U" F9 {* x
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    ; c# b- H& p9 Q& Z
21.     if(ret == -1)
    # o% Q- A. Z! x. A
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    # W7 U4 n1 l+ }0 T8 k
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    7 S5 `2 M- u9 [
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    : d5 |- [( B7 y1 }' z: q
30.     }
    9 W& f4 I. [0 E0 O& P: D( m
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);
   4 B! s) H' ]; |- ^) y
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   0 `7 t& S$ b. \# R
5. while(1)
   5 C/ \# i( \* M4 F3 p+ {8 \2 ]  k
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   + s( g+ X! g2 m5 c# M+ P3 Q
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   7 \2 {- O7 }4 N. v! b8 V
9.     。。。
   7 u( X6 E7 _: V
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    9 b3 l+ r0 N" u7 ~# Y+ v# _
11. }
    
12. 。。。
    - C, ?8 y- w( {
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);
   ; C  }1 j& }/ g2 [/ ?0 `( j( q
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ) P; O: o7 b2 }* x
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   : ]' X5 X# }% W4 b
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ( h, ~% A  {! C! w7 V' a( P. O
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;
   / i4 v# y4 n/ }3 g. M" E7 j
2. pthread_cond_t pct;
   # z# `) X' C* @' b  `
3. int main(int argc, char* argv[])
   : a8 D; }% F& [0 v8 Q5 W6 {) {
4. {
   
5. ...
   ! ^% H! E! @( m: e% z1 ]' f
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);
   
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    7 y' N" ]$ F* X- M
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;">
   % `9 f# o9 Q1 S& {4 B5 t; b0 m  B) ~9 u
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" \
   & r0 f5 W% W; i4 z
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.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   0 }0 Y6 y& G# T! u. e0 ]
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    : ]7 h2 h% {5 E" ?
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    , `. Z, g( M( U# |8 d3 j
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    5 r, t* N/ f% C; l* j" Y( k. l1 b# a
15.     {
    . V2 f" Q' y( f5 F* u) x
16.         free(frame);
    
17.         return;
    2 \' y1 p% k% ?& {
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" \
   ) m# ?( P8 Z# j; E* N
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ; j2 c& w! Y) v2 S* i% E
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)
   , f% Y. a3 {- a0 B
7.             break;
   ! Q* b8 i# J# v) u
8.         printf("sending frame\n");
   . X' ]) v2 Z# s6 g
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ' {' P! D; b: y
10.             break;
    7 I6 I% }" s" S  ]3 C
11.         printf("sending boundary\n");
    & d5 d: x: l' N8 X8 x
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    $ @& z# u8 S  l" ^% D* T0 v
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; y9 [9 f9 N' e; m* e
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。

$ D; ]( h1 a8 x4 d, ^' t

$ c5 i6 o3 y5 w+ [$ v; s! o( r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)
   * y& x) }, s3 o* W* _* @
2. {
   ) ]$ D7 Q% Z$ e6 u4 c2 E: p- v
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   5 N9 w2 B) Q  V
4.     if(*socket_found == (~0))
   ' R; A7 ]. R: S3 A+ x8 y
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   : b4 N) i; Z6 d4 F- w2 H/ F) O
8.     }
   : K5 ]& y8 Z( n) m1 I" n7 R
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   % O8 `6 x3 D: i# u5 W/ S
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ; P) L* `1 l, v# k1 {( u
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    & f8 f, H( m5 A3 v# B
13.     return 0;
    ' z$ e% B, L6 m8 v* g- E
14. }

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8 e1 s- O) ^7 |9 B/ X$ ]4 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：
7 \% x* x4 |$ ^6 b" R5 S
$ B9 S- [) Z* ^$ r1 A: z( [& A! K/ V

1. while(fend > 0)
   
2. {
   ; K6 i) [% B4 I% e# _$ f
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   8 m9 ^" L4 f/ ^3 M
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ) T) z1 F3 P; k  _( M
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   * D! `+ N  R0 {5 }0 y9 `% A
9. }
   & l9 \$ k- D+ S) ]
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    ' G! k: P3 @& Z3 @  L
13. picture.fin = 1;
    ! x* k! m  j1 @/ ^
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    2 Q2 G, _  J4 Y6 F! }- h
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    $ I7 e$ Z) z. e/ k0 D4 G+ q
21. }
    
22. else
    ; z) z: ^0 @0 I7 G3 t- a
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

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! {' r! m+ {8 }; z4 {

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html