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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: V6 f% \5 M/ D- K9 A* U- v% x
8 `* w! l* p% |) X2 M+ h

9 Q( N6 G6 b2 n  H  l' X5 }2 {2 Z% G

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

; M& @9 I' `# h# u" I0 h

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。

4 {6 Q) L- f! i

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。

/ m" Y1 {6 }0 l6 D一、HTTP网页服务器
- H0 T+ ~& d7 W6 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)
   * W3 U. \3 L7 w# \, `9 L6 ]1 `
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   * Z" N. a- W7 S
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   . U. I7 U5 I7 U, v' O  ]
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   + w) e  `3 b2 }" ~, N
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   & |7 Y& n; V/ ]% T$ J
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ' B+ \5 q+ R( X1 i( O& q0 w1 M
9.     int ret;
   + B, r. x+ o6 G) y
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    3 E; x. B  X  A& U1 i
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    7 ?1 d# u. D% t
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ; O9 A8 A  w0 ?( Q8 u. r
17.     {
    ; u+ I5 `7 N1 K* A; o
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    3 p" _7 [% c: \, e
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    ' w2 v7 ^8 v% ?5 i/ _5 I
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    8 W& r/ d; G' ]7 g) r
24.             return -1;
    
25.     }
    - U1 E- g; ^* }9 Y% T$ m
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    6 E( t5 I7 z$ r$ g+ p* o
28.             printf("Listen failed!\n");
    7 ^" b- y$ P  \  Q
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    0 H3 b$ ]% u6 e4 y" B1 h- u
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)
   - W* s; D0 m% T( x$ J4 D
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   & C- d/ O) Y1 j" b" u) c
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   $ _0 Y+ y+ T# F
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    5 V1 R( o, F+ J, s6 S( X
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);
   - j& S3 \+ T/ Z, ]7 l- P/ Y1 f
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   9 F6 o1 _$ C; V) t5 t
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ; A8 }# P* |! \2 l
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;
   2 W3 ]& k6 k, P# f, K& U6 T
2. pthread_cond_t pct;
   8 Y0 [& o; Y8 I4 L+ ?% c; K9 j
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   % q5 G0 N$ p2 u. A6 d
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);
    ; {! N- V. p* j$ _
14. ...
    & r* W" o7 M: N, f, U/ p2 W
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" \
   
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" \
   ! g2 x; |8 L; n8 E
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   6 O" ]7 D) X3 ~( ~
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   $ P! ]# e# Z: o  J
7.     printf("preparing header\n");
   8 d0 n. Y% i/ h$ B8 }" K
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   - Y' x2 V1 Z/ @+ ^+ `0 j6 j* l
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   * e9 N. s6 b" K) g/ ~* t
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    1 b% ]# H0 h! g5 v6 I
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    : O6 F- G) I% a3 o  B/ D
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    3 ^7 G) n6 K- ?; u! b+ K: y
16.         free(frame);
    ) [# f& C2 d4 b* v" x! O: K9 Q
17.         return;
    / O" A+ ~$ ^! W4 F: B2 Y
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" \
   * X1 q& h! E; H/ Q
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   + w2 d4 i( {: W1 h, G
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   ; ]2 _* M" s$ ?/ c9 H# _: ?/ W2 I
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ; L# }  j! [; }2 M" T
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   - L. w, w, N( R4 g, g% E0 R
7.             break;
     G0 B0 T( u3 g$ G* O8 ?
8.         printf("sending frame\n");
   8 J6 t/ H2 q( w: c  O* U
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   . j3 b0 Q4 s9 f8 F) I. i4 Z; w+ o% V
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    1 i' W( r, E  |- ~% T, J
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    5 Q. p) Q+ ^5 a- l1 Y9 {" z
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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
' `5 l! B9 U  p$ O8 U+ @2 J. |

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   0 v4 o% I, u! C) V) E
2. {
   5 {( s. U$ }5 V( `+ C
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   2 w* t# X3 v& x) D+ b9 O2 l5 u
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   " U3 _+ C% H. w0 B
8.     }
   & L( y" J5 B% O& k* E6 r- k
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    - {3 `- j8 D3 d- j
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    / O# e' G8 x) h) e# {0 D
14. }

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( {( [9 M8 Z* `; b
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：
; ^( Y; J; |& P) p. V" V

1. while(fend > 0)
   : h0 O2 D/ H0 S: R! `: o0 [
2. {
   * U9 w0 U. h, {0 L
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   " `) U. g/ i5 R0 l
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ( V) F0 V6 l, w  p+ K3 V+ B, g
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   5 M. N0 o) \  o8 ~
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   7 m4 G8 @+ p& q$ }
10. else
    
11. {
    % [4 C8 I0 l. ?& i! }, f
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    8 C; Z$ j/ M, V
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    ; M2 ?6 N) W  \  u9 F
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    # U) M! E' E; t
20. return -1;
    ' M9 \; O+ ]7 s; x! P
21. }
    9 c6 e1 o/ I- p* @5 [
22. else
    # }+ k. m! h3 z
23. {
    2 A2 v7 u9 H$ K
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ) @4 g7 m9 S1 M! O7 I
25. }
    + j: B" X! p: @& @9 ]$ V: u  C/ H
26. }

复制代码

. Z8 Z3 {0 G; ~% Q
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