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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) d) I3 g7 i  u: V1 o

; V' V# w# r/ ], z% g) y

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
! G. C$ ]  c2 w. Q! s
8 h( L$ i) q$ E5 R3 @0 l

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。

  
  0 s$ C, ]6 u& ^& C- _

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
0 ?+ F0 N. H! ?' b/ A: J' p. y

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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   9 S5 t0 _+ g$ ^& K
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   * H" u1 X9 j  \% a: K$ b5 F
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
     ?% r! j1 L# v2 ?# J
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   3 g& W( |6 A" G0 I
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    2 f" O: q7 \3 R: N; R
13.             return -1;
    
14.         }
    " K1 x) I: f- ]0 B& V# Z0 ]
15.     int on = 1;
    : n/ h+ C! ^- T) F
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ' W4 q( x. I/ K6 O# }5 C
17.     {
    8 s9 n$ z7 D$ h  [) ~2 V
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    & c, z- c0 j+ o; C: t- N
22.     {
    9 u0 D* c; N5 g/ b. S/ A/ [- [
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    " d& l( H& L* Z* e8 I& ?
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    $ O) h: G2 \5 K: u# p9 p, }0 i: s
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    & k" ]% l; o8 _8 X# w: D
29.             return -1;
    
30.     }
    ) q$ L! N5 \2 a: Q
31.     return 0;
    1 a- `! ^/ p& \% B  s! _
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)
   ' o3 m5 [1 r" d
3. {
   8 O$ {( @  K; r; @9 M
4. 。。。
   
5. while(1)
   8 g: D9 u$ @( ]- q
6. {
   ) ~. b; b1 F6 H& `
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   8 ~3 g: E% S. x# a6 ?
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   2 k2 {8 Q. `. O4 J
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ( c* J6 G+ H; z4 }9 h
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);
   6 k4 h2 N9 Z, W7 V4 o8 a
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   7 W" z0 t# Y1 y" M
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   2 u2 C, |' C& n& b4 N" N7 U* R7 }2 C
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   2 A7 j" ^. W% P, h, t6 w
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;
   7 a8 y6 m) N7 [4 K3 @7 A& w
2. pthread_cond_t pct;
   ! _% g9 O. V& s" _4 [" L4 I% T, o
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   ) U+ d, h: L# T4 U$ K& ^& T+ U
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. ...
    , @8 d% }( F. Y8 W7 n
11.     while(1)
    
12.     {
    , h3 s" v8 k, o; i6 V  L
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    0 W% z9 f# L. J2 w! k" [& ?
14. ...
    
15.     }
    ( m4 H4 V# T# C, u: b& u
16. ...
    # `+ [( |. X/ U* F  E0 K  |
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;">
     m8 C! I5 \3 Q5 y
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" \
   + I' n5 G# ?- V( T' j9 E
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   , F6 t2 L" I* F! 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"
   ! R: ^3 P3 f( ^7 L2 W8 {* R: x
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   ! v6 ?6 Q7 V6 s
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ' q+ ^% I3 P8 d9 {9 R2 d3 f
10.             STD_HEADER \
    - _# }- d: N, J4 H/ Z! f! y
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
      {; x  w: u. |  C; w  k% s5 f
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ) }/ S& g# |% W" w- O* n
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + g( ^3 x" B0 F) s
15.     {
    5 Z8 ?$ |' J0 [+ A* F1 e1 g
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" \
   . h& Z3 s- i- E4 t' F' S6 h
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   : G* s! r. Z4 n+ c$ Z  N
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   9 S) g( Y& H9 r* O
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   6 s: N4 n& M+ F" S. A
7.             break;
   ! }) B- s0 [2 Z' s9 l
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   3 ~" f, P. h+ G* @9 |9 l! T* o) r
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    & ~: c5 x, I7 }, |. x
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 B9 X; p' b  C5 W& [
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 \& d8 R0 s) X" T9 M9 q二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
# [1 X1 w- W) V1 f+ ]" L

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   3 k/ [$ a, l3 \2 @+ \, p/ e9 T
2. {
     v% s( I/ P. ^! j1 G  z
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   6 `8 j$ d" J) K+ K# V
5.     {
   1 j% _  Z7 \6 `
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   9 b' p, E; e) g  d1 m
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ( `) l% H, w% U5 J8 p; {
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    # n: i# J! r* ]- f! D# j1 r
11.     addr->sin_port = htons(port);
    0 ^. M; V! I& n; R1 P" ~9 X( \/ h  V
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    9 \" R8 ~) H! m! _
13.     return 0;
    / ^# y5 o# H1 H2 H/ j
14. }

复制代码

3 {* X7 }8 ^6 k# o( i3 c+ R
2 o* F0 M+ j0 Q8 a( g3 o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 J) E0 O: ?0 ]
  n8 I+ B7 r. V7 ?+ ?+ D9 k

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   * m% n6 ?) B) X$ S8 v7 ~
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   ) Q! t' Z  y0 h4 F
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   4 ]) A6 N8 C7 M$ N# y! K
10. else
    " Z* d. W! I7 t$ P0 @+ q
11. {
    
12. picture.length = fend;
    , N$ z, G) W  @4 ^
13. picture.fin = 1;
    2 y" u& ^. F! t$ `4 i9 f: m
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    - t" Q9 F3 ?) J# h( Q, W
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    1 o+ `" K  f% ?3 Y. \
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    . G& b7 y# s6 R
20. return -1;
    : u7 P3 V, D2 L- C$ H
21. }
    , ~& g5 O' H5 C
22. else
    
23. {
    8 R9 C2 Z9 h8 k, u* f. R
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    , K* L) K# j' [( f2 l. N" n
26. }

复制代码

9 v! s6 W2 u, r. e: B7 f) O

) X! N! q, X) G" a( e( L
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html