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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" O" K  x. M  W( U3 p8 d7 T  y! Q; _) t
( W# C4 L% M( s! `

8 M% @' h1 ], ~6 q% p

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
" D2 y4 g4 J- t. c2 W) T3 k& d$ s

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。

8 N5 H5 D$ i9 i% |

* m& N7 ?  u4 r* N

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 Q8 F0 Y. l- U

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。

1 |% G: j, F8 P  Y1 X一、HTTP网页服务器
; ^! y$ X* |  b2 n+ N( b2 V

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);
   ' O$ W) n' p: `, B8 M2 X4 \+ E6 `
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   / q( U4 Y/ Z% O: b
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   7 J  W9 F- M) O; j2 ^5 t
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    6 I$ o2 p* {9 M0 l7 M. J! D$ D5 j# D
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    $ b+ B, E! }% B) F, b
13.             return -1;
    
14.         }
    + O% I# K/ {: h/ s
15.     int on = 1;
    
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);
    0 u  l6 u; |; F4 R' n4 c8 N2 A
21.     if(ret == -1)
    1 w! _) Y6 o5 D- I3 E, j
22.     {
    ) C7 `1 d4 ]% W; O
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    1 T: k, f! f5 j" a6 `  F/ a
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    # ?) f& G$ o( e& N- {
29.             return -1;
      A: T$ ]  |4 m0 B! c+ f0 G$ a
30.     }
    
31.     return 0;
    . l# X: K1 ?" G/ T, t8 d, W
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)
   
3. {
   
4. 。。。
   ( a2 O6 M5 ]0 k* m* ?  k. d8 u
5. while(1)
   
6. {
   0 D$ `. r, H# V! E! a& R! F3 T% |
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
     _4 n4 C+ {) @/ o
9.     。。。
   5 T- U% i( w/ x" L" a
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    5 ^9 u3 c3 N1 ^3 I6 W; J
12. 。。。
    7 G3 G$ F1 d2 Y2 T; 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;
   2 |% ]$ H+ {8 b+ h0 b! R
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   . ?. l) g% B( T" M# O! k# _5 h
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;
   + E5 h, A# u. _. D; f( T
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   * O# u; G1 j$ J+ t- U: B
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. ...
    ( z/ m9 l  s; ]* ]- n
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    1 ]' p3 D8 a3 \: y# e$ v
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    / _9 g) p5 R$ G" m9 |( `
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" \
   / n0 {& B0 {: V# W! `
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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   : A% \5 \, L9 n- \
7.     printf("preparing header\n");
   1 V: X- S/ l- \0 V( C7 \/ K
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   + ~3 _; _5 J8 O$ t+ V8 s
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    0 u1 D! `/ p) d% a+ r6 E% Y( T! \/ S
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    : x7 u# z" X" I+ {/ _- I2 X7 p% j
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    1 [! [( w- w! ]. l  a6 F
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; T4 Z; V: \6 m* y& K4 b5 y
15.     {
    8 P" S" w0 k7 H" r
16.         free(frame);
    0 ?2 `8 ~. J) s4 Z
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" \
   ( t0 Y" k% [' W( w# q4 n; I, A
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   + U& @/ S1 s' D
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)
   
7.             break;
   $ u' B6 ~& Y( h
8.         printf("sending frame\n");
   ' B* b, O9 G' m2 Q9 G2 Y) F/ ]+ k
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   5 |  Q5 Q( K8 R5 I9 H4 A6 _7 o
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    , ]2 h/ C7 t; j6 I! m
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 G! p0 p! ]* g5 _% `2 h" M& S( L
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。

0 X+ x7 `4 d2 z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)
   
2. {
   
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   + ~6 o4 L' C, W3 [* m
4.     if(*socket_found == (~0))
   9 h3 @) T2 T  h1 s
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
     `  i1 A" W, ?% k# i
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   9 j3 C" G# t) F, R6 |; z: m( W
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    4 Z. {, Q/ }5 _
11.     addr->sin_port = htons(port);
    5 L0 ^1 D  ]4 m3 Q% Z2 a* U
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

: H! `+ i6 M; P- s- {0 X) L
# f; W2 l) ]- A- J+ 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：
5 u7 ^  |/ ^6 T& Q8 o

8 _! l$ }; _! Q) v

1. while(fend > 0)
   ( t) [' h5 a( o( M& M/ q1 c
2. {
   + k$ F4 O- s) K
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   8 E# L3 G7 ^3 G9 [1 b' x
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   1 d$ S+ ?7 b4 y
8. picture.fin = 0;
     S# H; t) P: @! M% N; J7 a
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    + `: ?: ]( E( q8 a. y& e$ D" W* @
13. picture.fin = 1;
    4 n8 h+ C+ O+ t1 N' H1 a
14. }
    
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)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    * M1 o8 I# H9 u: e: @* f) B
21. }
    
22. else
    ' K) W2 Z; R& h! t6 C; a2 A% {; B7 q
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

+ i8 X, M0 g6 T- H6 fiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html