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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! F' ^5 N/ {2 K) ~
8 s* ^6 d* v8 G" I* _- 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
" T& k2 A$ |+ b1 T' ^

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。

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

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 s* L8 A2 i/ G, m1 f  e# X( O
2. {
   7 U1 C: k9 J  H  ~8 J/ o, L! V( `
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   4 g( u9 |' L( c" u+ A
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   % p9 l0 U; f" |# [, N4 H
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ; C1 y. t' d/ X9 ]0 U7 l6 d
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    $ @' ~( S* q( t
11.         {
    ; h% H! }6 M9 }+ ~# t6 F+ [
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    * T: y- Q+ i4 d+ g
13.             return -1;
    + M9 }5 a1 V3 W* \7 H6 Y
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ; n- A$ M( X+ I% h# _# U) B
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    # V; X% z% w% F: e$ {, A
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    8 a% N" x: j( j0 r
19.     }
    % |! R/ R' I: k/ Q% \" V& l
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    " r; w! E; L4 n! {: t5 i3 I
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ; `- w" C+ |8 n) ~
24.             return -1;
    * ~9 z& j" V0 U* C: B9 T9 X
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    ; Y! Y4 y+ V3 e- |2 a* k! j0 R
29.             return -1;
    5 q# g6 J9 E, e2 B- @1 S
30.     }
    
31.     return 0;
      c% q. a; e! @+ 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);
   . r3 `$ b  ?/ i- K
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   . D0 [. y* P9 c8 O: A6 D1 ]
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   # ^; s: }0 n' }
6. {
   " U: \* Y+ v) ?+ F! U& `, [& o( i
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   $ c% g/ W8 O7 t2 O4 ~, R( G2 }
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    5 Y- b3 p' y  u' ~& g
11. }
    
12. 。。。
    1 K8 E9 `6 o2 ?8 T+ v
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);
   * J; i6 H. N. ?8 d3 }6 i
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   2 ~, K0 _# j- O1 h" I
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;
   % _  I5 F/ B) ^* d8 r: M% y3 U
2. pthread_cond_t pct;
   6 R$ f/ u- U0 f; V
3. int main(int argc, char* argv[])
   2 s  S2 q7 z8 o. m( @, p- x, M
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   6 \( N) b4 C6 y# E# k
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   9 y: `+ J3 E  Y6 j; ?
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   * F) i* p$ ]5 M" [& M
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    ; f4 Y3 C5 t, I/ {$ i
11.     while(1)
    7 c. L% `* X) k+ w$ n( [+ n
12.     {
    4 |. v4 U: _  T- L9 |6 {5 @
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ; k5 g8 [3 @1 N9 E, S& l" @3 w
14. ...
    4 E* W2 d; P3 Z+ m0 n& E) d& }
15.     }
    : q8 B2 M( M9 ?5 g1 X' D9 t
16. ...
    . a1 h/ S0 Q3 l
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" \
   % ^! t8 e# ~8 w5 \3 }4 ~
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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   # j; o% e( y* m1 [# L% c$ P
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   ' y. Q- S& ~1 s! X6 n0 j
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   # `# |8 F$ I1 d
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ( T5 }" @& p6 u( ~0 w7 M+ N
12.             "\r\n" \
    # g1 X7 F1 _4 k; ~
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    4 J; J- I: J" m
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 h. W& f" t5 b. L# m( W
15.     {
    4 V0 N& A* o$ R% t1 _% z+ ?0 k
16.         free(frame);
    ) F8 G& E8 ~5 d* p  L
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" \
   % s( o4 ]8 D! a) s7 C% c+ |- [' B
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   ( k2 M9 J7 _0 y; Q) s1 r1 M
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   4 u# W  U' J2 |" `
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   $ z8 v% G% `$ f0 h; \
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    / ]+ M4 X5 P. w  W( E6 T* p
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>

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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。

1 V6 `  n4 Z1 R6 q5 [6 }% s3 U

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
1 m, W! r6 Q( e8 d' ]) q

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   & |7 Q, z6 T6 Y7 I/ i9 @! S4 ], m
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   " ~+ i8 e  t" V
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   - C6 z& j" _; f0 A. I; `. t: l
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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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：
# y1 Q: b, y' L

  }  l. |! W" B) k

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   0 o* g, H; d6 p6 r* f: W% ?
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   ) O% e" v' w1 A# I
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   , D( j# N+ S* x. C* [
8. picture.fin = 0;
   : }% v5 i% f1 s7 z# O' ~* D3 i
9. }
   
10. else
    ; _; [( I! E* V! }! R
11. {
    
12. picture.length = fend;
    6 q2 h5 R' e, F) n7 o9 A* V
13. picture.fin = 1;
    ; W- \/ e5 p0 n/ A
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    2 H% j3 t: b% R  m' o- h
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    $ Y9 `- T. l5 B5 M" M
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    + k7 H. W; w6 M6 ~& K
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    " y$ c! X: |" n9 }1 b; p' f
21. }
    
22. else
    ' X% B) v& [4 `8 s7 v2 F/ Y
23. {
    * Y0 e6 p7 G9 j4 i
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

. b( h: }8 X2 _* ^4 s; m" S

; |6 ]/ N1 H4 k, D
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html