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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" {* c7 s9 Y  I% O9 h, x
) \9 a) h, g/ R4 p) I& E

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
; `0 ?8 c) J6 F/ b
/ ?) Q& d  j7 V; u. o

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。

  
    d1 v+ w2 M/ n

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。

6 U# X- i  K& ]- V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)
   
2. {
   7 C$ X$ c% r2 [9 s7 _) b2 {
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   . g. Q$ f; ^0 A
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   9 m5 j5 v! h% {/ C
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    7 E2 R( p6 h" P4 O" @" f! V) q" ]0 s
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    & z5 U; v) L+ f! s4 `
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)
    $ [% x% I2 W% ~8 J  W3 R% X
22.     {
    * u5 W8 i. K$ A/ ?8 u3 s" @
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    7 z. {0 a- Q7 ^2 B, C8 o9 v% w
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    9 V8 D: z9 J. m1 Q
29.             return -1;
    % I. f) w, Q/ w. G8 J1 J$ I. v
30.     }
    " B  x1 C4 \' ]& A' B9 l
31.     return 0;
    4 c0 I) m$ n: Q. S. 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);
   " r: \3 j8 e: ~
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
     Q7 I$ k0 R  a0 Y8 g4 o/ i
4. 。。。
   
5. while(1)
   $ Z& |' f5 I5 T3 y2 K
6. {
     D# c3 x7 b1 h$ |3 D6 r9 d3 D
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   # z4 d! S+ {# J- F& [7 p
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    2 s; B# Q; E& u/ V! s
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ! F) a  U7 z, K+ c2 x0 d; x& M
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   + j) a, B- c7 [, j0 P" m0 v
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;
     T  F; m6 i/ h5 u
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   ; X3 u/ H. H% Z$ Y
5. ...
   * J8 M) C- l; H: R, r' Q% r+ V6 j
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ) \6 h, H1 a4 S$ T/ n
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);
   $ l1 o5 _! U& Q& S
10. ...
    
11.     while(1)
    & p/ q: w4 X; ~% e2 c* g, q$ Y3 m
12.     {
    ' B# [% X3 `2 Z5 Z1 m+ E7 d
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    $ ~, ?# }0 h  S' L
15.     }
    . J8 E8 n: j; D) N
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;">
   7 [$ r' H0 U! O9 ?9 g/ e
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" \
   # x. v' `( c9 |8 w6 |
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" \
   / [: m& n8 z) [
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
     H! b7 \6 F4 S+ \
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   2 q5 w3 w) K2 s
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   / y$ U: Q( J( |0 R0 O
7.     printf("preparing header\n");
   5 H5 L/ j2 m' l( }& V
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   " j5 B/ Z1 M) a# R( D+ o
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    / h; J- @6 Y, m2 b  J4 j! z
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ) Z, R# B$ B3 t9 w& i6 Y( h) j7 Y
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    5 _& p5 A. a8 u! p2 y4 i& B
16.         free(frame);
    8 Q3 v$ e& ~4 J8 q0 ]- S
17.         return;
    - t5 e& Q8 }' \+ U" P
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" \
   . b/ z7 v# M5 c1 G& X6 w4 m; `
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   5 O7 K1 r: u5 ]
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)
   : o% a4 R; o, X8 K
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   . V" O6 a( ?0 m3 A4 ?
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   1 B( P3 u# Y  w. w3 O
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    . v! j( Z5 {/ I0 P: M
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' R+ j1 Y; {! t
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。

: y9 O( R; q! J, U% H* R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)
   ; N- G7 l, i. I+ J( @  h
2. {
   ( I( N1 R; G1 t) I
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   $ @! R* ?2 p8 h+ r2 D/ v
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   + I/ v3 {+ \+ |' A( [- U. d
7.         return -1;
   ! w3 E) s5 k) d. P$ n- y
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   3 c( g1 z- \( q3 ]% k; P9 R
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
      i& `! R% N5 A: }* {
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    , b2 F" Z: l+ f3 z1 j
13.     return 0;
    ! ~) T5 ?) {1 J7 }8 {# H! Y1 H7 ?
14. }

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& q: t8 ]% c4 L2 P
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：

- k! i# B+ G8 @- `

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   " e; ~9 O1 R; C, \
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
     L1 E+ U0 _. l1 b
8. picture.fin = 0;
   1 R& K- t+ n; x
9. }
   7 l. ]  Q- t0 @# {% H8 [
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    7 w5 T) _: ^0 K! S! _+ b1 J4 |
14. }
    8 t: B) l- r, L
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    0 h- G  n3 K! g9 J4 j7 h: O
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    ( Q5 G  J- d  X5 S1 Q
18. {
    7 U0 X$ g: E# N1 K  M% \" V, T
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    2 c7 Z$ C. k8 B1 a- ~$ [# L) q% F
21. }
    ) R8 C0 i# g6 K8 z9 B
22. else
    
23. {
    4 D# O6 g2 Y. ~1 J6 x# @8 y. i3 i
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

- u$ Q& k. B( |9 l
" s$ u7 `) P% q7 v4 ~, b4 B/ V

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