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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8 e4 X# ^3 M+ [: b9 m  Y- H  P
+ S9 Y1 ~5 f, l3 K+ E

& u8 N( R) b, z2 B. }  @7 ~

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

5 f( c$ W- k. m

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。

+ F. M3 H) z) R  {

: `2 |& j5 O" j" j3 l$ p

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。

  
  8 V& W  A, I/ A1 z9 m

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
1 E: `# e0 ]1 j! Y& ~4 q# K& @

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. {
   * U  V* K+ J3 y% r/ N
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   7 a' N' b' I* k( K1 C& z% H  {
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   - U+ [% ]) r; G) y
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   3 z8 C- P# g' W8 c! P% z- P: t3 o
9.     int ret;
   8 `6 I8 C# F& o- X
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    * [( v/ T) c* j7 l; M* M. C! ?+ c
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    , r3 d3 p# x' ^6 M7 i
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    4 \: F0 e! F4 x1 m% k
19.     }
    ! p; U, r8 R( z4 M* |5 H8 r# T
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    1 H9 ~. k4 C$ G4 j* Q& k( l; B
21.     if(ret == -1)
    . c" f7 X8 D3 d! O
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    4 x  A* y8 |8 w" {0 Y/ v% B
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    8 v) i( v! Z3 U  l
27.     {
      L7 B  v( d" A1 }1 D
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    2 U% t$ a$ H7 l% z
30.     }
    " q, d+ `! G4 u/ n4 m
31.     return 0;
    ; l  g: Y; k* E5 p, 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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   - X% p) a9 ~9 k( i; D; m
3. {
   
4. 。。。
   ; K6 N. f% `' |5 C4 ?0 Y
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   0 m) H' x) j+ \
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   $ E2 l" V" K2 U( c/ ~
9.     。。。
   ) r& _7 K2 ?7 e" {- W
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
      R" I; z% x: c: L+ A8 A! p
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);
   ' f2 }8 Z3 r$ I" {/ F
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   8 [. l: m! E4 W2 [6 }/ q6 k7 E
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   6 M# b6 d, a) V- X+ X2 W2 \, L
3. int main(int argc, char* argv[])
   ( g% f* @5 W* O
4. {
     Z" J. c# p, V; C- K2 e
5. ...
   0 p& l5 J, U& y
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);
     f% |$ [+ q5 n# Q
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   3 y8 z% C) P/ z( H4 Q
10. ...
    ( P- V5 m6 `( D2 _- G& R' x
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    $ \$ N8 I( d9 |& S; _7 R. ^! V
14. ...
    6 {* W( H% u" ?' u3 F4 X% K
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" \
   2 [& a, Q2 S) A
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" \
   * Y( C7 j# g. Y$ i
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   * \! y# L) H: Y% L+ J6 M
7.     printf("preparing header\n");
   , ^9 y6 [( i0 N. X
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   / i# U9 p* K+ Q" S1 E. ~
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    ; {; q; Y- C0 ^! N! ?$ Q9 U
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    9 C3 ^4 I) ]! }% i
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    ' N9 Z5 v6 C# i1 }2 ^! ^& A* ^
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" \
   
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)
   3 |; `: A* A+ _) U; f
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   4 g/ o* G2 B3 o8 f3 M  W1 z) x
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    1 {* x& T5 n! s. j5 ?! P* I' B1 w+ R) I
11.         printf("sending boundary\n");
    . o. u0 V  N& E9 l6 M- m& z8 a9 k0 e
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
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。

; e, Z: l9 ^1 p$ J* [9 }1 ]/ v: q% @

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)
   & F7 g- V, H) N+ j" s
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   - R. z1 f3 B' K' i
5.     {
   0 e6 Q. f, h4 S
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   : w, b6 ?4 W0 T+ H4 Z
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ; e/ C' ?6 M" l( [
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    - X& q0 g% k6 W2 N
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

) Q7 y: N; w2 ~( q5 @
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：

1 q! S1 P# z# F4 }  J& [( E
* F1 L! S, P( _# L- v, W

1. while(fend > 0)
   * q' E  j  B+ \9 p4 e/ U
2. {
   ! c9 H: M5 Y/ x! h, H; b5 |4 g
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   ; u% `% E) [- G+ C* y* s
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   % M+ V: e% [* C$ }2 |. D4 T, u' ]; h
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    $ f8 c4 }' H% e! k) g
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    & p( d* D( W9 u) T& Y: f
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    5 u: t  N0 u5 T' Y# A* W: z
23. {
    5 C. X& X! h  G+ H
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    / R. K8 }# j3 D% e# @5 T, e/ i
26. }

复制代码

0 o' k6 ~! ^9 W% [1 w9 u
3 Q( t7 p) E; N# Y2 V( ^

4 Z8 i* E! y- V, u, g
) @- n$ h9 C/ N* |# t& biMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html