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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" Y" }' {) |! V7 L, `0 L
1 m  Q# p; Z: S; m

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。

' H8 e5 k; g* @& n' y; l3 h

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。

  X! R/ r' }6 x9 i一、HTTP网页服务器
. X6 e# o7 T/ k, }( c) u  D; g

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)
   3 m. n+ K. f# q2 `. I
2. {
   $ L  \9 ?3 h9 o/ `; d/ u" `
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   - f4 f; |5 ^: T8 K; K/ D/ M
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   5 v# L- b$ z6 \+ q
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   3 a+ b. R" J6 a, v
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ! o; E8 G  o4 P& E
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    5 C3 u! v% I  Z' b7 c* k( n
13.             return -1;
      e0 ?& u' r* n3 X$ R$ x) m
14.         }
    
15.     int on = 1;
    " Y! ^3 N& z9 m5 o& S$ K
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    - y# G* l. W& Q+ q/ V; z! v
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    ; W2 }7 L% {1 u% H$ ~3 Q
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    0 C& @& j. [2 K& X1 U2 n
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    ; Q, D% B" }* s; }6 x& ^
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)
   2 ^+ r2 d8 J$ ?) p- {, |1 _
3. {
   4 I/ ^8 V9 V) {7 R/ G) o
4. 。。。
   " m/ ]0 |8 O# k% `! V" Z; ~- J/ B) ^% V
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   * W- B2 s8 K: }  M4 c9 q
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   - ^% A7 Y5 ^- f0 \1 |8 r
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    8 v/ d; `. Q4 H4 z( }
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;
   / V1 [9 W" K9 p! |6 d1 P' m2 R
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ) s! [; G( P& |% u0 o6 `- n
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   , m; V8 ^9 S6 K" o& N4 b$ O8 f2 Z. t
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;
   - [1 l- q1 c% x( e# ?. X( u
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   2 H* V5 G( M0 G( |2 A, H. g
4. {
   
5. ...
   
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. ...
    * m6 e8 x! D+ a2 o+ R+ h
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    * s' y  W3 F: \" X% j9 i6 A
15.     }
    8 V$ F! Y. H' n! y3 [
16. ...
    6 y2 o( Q2 C- F
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 t: d, |1 M! Q/ l: a6 f
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" \
   3 X( ^; E2 {! i: }" l8 M4 h; a. B$ o2 N
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   2 [2 f' H( _$ I! K
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   ( ]& T8 ?" c6 ]( }8 G
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   8 v, q4 N' P8 t) }0 E
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   + {( T$ e* I" A. ]
7.     printf("preparing header\n");
   - B9 p5 n  r9 o9 U' \
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   $ J4 R# }0 G1 M) n
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   " ]  f/ a/ u$ P" T/ l$ i8 {+ x) l
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    3 f- v+ b) J5 U& T; @
12.             "\r\n" \
    / `0 t9 Q- S5 s! j9 a" p
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    * |$ h7 L1 K% f
15.     {
    
16.         free(frame);
    ) G# o) N& }! s/ H# V2 O
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" \
   $ U! y. a- _5 `& z$ t9 B- H
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");
   # A. w. r3 d* v, ]' u( \
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   - p2 p/ g. H5 `4 `
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   6 b5 R. |% s) \4 t% u
10.             break;
    ; X  H( p" ^6 [- a4 w( @
11.         printf("sending boundary\n");
    ' ~9 C/ f1 `; q# v  P1 X  j5 j
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    : i  J' o, ^7 J
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    6 V3 X& H6 L) u
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：

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   ' f& E" K" u, j6 E: }
2. {
   9 u3 D" k8 d2 a0 @1 u/ u  Z0 V; o
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   4 X. T4 \" Z7 `- U# r6 P) b
8.     }
   : U7 W2 ]% B1 l0 f- U" M
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    1 }4 [# c; _4 P
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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6 s6 \1 m% O4 _5 w: c
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：


. L. e  k1 l+ [  h5 S4 [

1. while(fend > 0)
   3 p1 @6 g; A4 m. J+ o
2. {
   $ s: k  O5 l6 p* q
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   , o7 K/ t' n3 O
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   7 [, d" y: t8 M7 l7 u  ?
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   % I& d/ `! B/ \$ F/ l& l
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   / G" Y, i( R3 L
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   9 ^9 H0 O) W8 P7 Y& ]- b
10. else
    * A' e9 `9 T% Y6 _  N* l) z* Y; e- A8 \
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    ; {# p% W4 U0 f! J
14. }
    & {9 V8 f5 w0 |, l1 v* a& s) r
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    / \+ Z' t+ R" @  v, u% z* }
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    0 g/ Z& p# X) j  _4 x
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    6 {/ L) z, r) E
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
      A6 X8 j. i4 Q6 t
20. return -1;
    
21. }
    " ?% Q! _" ~/ g. m6 m6 I
22. else
    2 i$ T, @. \6 i9 ?6 r7 S7 F6 N  j9 P
23. {
    1 m: Q4 A. x8 G( B
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    3 O" a2 L4 @$ o7 D
25. }
    
26. }

复制代码

" c$ X& h4 i+ X% ~$ y* y

- f& J: a( l$ P2 z+ niMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html