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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0 L/ v5 |6 F2 ?( Z
3 r" I+ Y* {0 }! t2 c3 y- E; {

: u/ s( J( [  m# R: D8 _2 B

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
- z4 n' s. Z, e+ e, d4 q
; k8 Y* r! h; o$ B" l& [& 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。

8 U- v9 F' Y1 u

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。

  
  1 T% H- L4 e; i* I* `1 f! }, r/ `

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。

/ D9 e2 f) W0 \# i) |$ d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. {
   8 A# u$ q0 R2 b" ]8 y) K. Z
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   5 u. g2 ~4 J) u5 y" F# J$ K
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   8 {+ t$ J- m! w% z
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   7 r( @3 p" B# u- S; A: e
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   / ]; O- h$ _. r: H+ I
9.     int ret;
   2 k8 o, e2 N8 i8 l3 l/ J$ Q
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;
    
14.         }
    : x8 b1 e* O  x' S2 f
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    1 U5 W4 l1 O* o; Y
19.     }
    ! t6 g  W/ c; V, t' K' {  n3 [  L
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    & L' h1 p( {  @* b! [3 D2 K5 D
22.     {
    5 N) [- B0 Z4 g- S* m' o% |& f1 W
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    2 k& j0 g, z0 C% M
24.             return -1;
    % ?4 A# B4 f3 D1 b5 D
25.     }
    , X7 f0 f$ X6 _# s9 z3 m. D
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    " O3 m& o+ Z9 |" E. v. O
31.     return 0;
    
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);
   1 U7 q+ H% x: F$ B: Q7 v
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   + S& ^6 [% s$ C
6. {
   / U4 P6 G5 Q" D, q2 H' f, w) M  [
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   4 t# e3 c; X* h5 R' f7 o
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   6 j7 _. G$ k5 T7 G
9.     。。。
   % o6 l/ g) n& l) Y, h/ P
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    5 a4 m/ W# R4 }* i& E
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;
   # m2 ~; x% p. ~
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   5 q$ M# w" n3 R0 a8 C; F, x
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   0 Y) j4 K  d3 j( N9 @$ V% Q2 J& _
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ) W8 ^* ~& C( K
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;
   ! _" Z0 y8 W8 V; k
3. int main(int argc, char* argv[])
   . u" h# F& d4 F
4. {
   . g) W& ^3 E+ w
5. ...
   
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. ...
    ! o- I  E( r6 D) L
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    . m2 Z/ q' _, y6 s
16. ...
    ! b0 {8 {' g1 Y" x/ O$ M
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 `" d  T* i  r  Q% C
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" \
   ' @& ^, v7 i; S: O6 V/ @- |, P
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"
   
7.     printf("preparing header\n");
   ) O* Y  k' e0 z% P: G5 [' j7 A3 g
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   " p- n- {' @4 L% R$ z" i
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    6 J) {( K' F2 ~
15.     {
    / P8 X4 q: u* W  b
16.         free(frame);
    # l2 u" K8 p/ C) t' ~2 @
17.         return;
    , U, c4 D: Y$ `' O2 I& u+ [# 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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   9 Y9 i7 C. T' O$ y
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ; a: n0 Q8 m2 Y0 q, L! e0 t% p
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   $ p) O% b! ^$ e0 q$ J* I& ^
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   & b: b% y0 O% f, o; j3 ?" t
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ; J' H4 q8 D3 n5 `- m. K* J# T5 p
11.         printf("sending boundary\n");
    + g- ~8 j4 ^" r! f6 F1 Y
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ; D: R# v) X# g3 k3 j
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 o9 t% t9 g4 k. b5 Y0 c
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。

: K: \. U" c3 p二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
9 ?2 G; W  S3 R& D/ P

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   + y9 U5 j; A- x
2. {
   * t5 t( [* W, f* x2 ^& U
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   5 d  I1 _" U5 M+ B* o3 @
4.     if(*socket_found == (~0))
   " E6 Y4 s& T9 Q3 X# T# ~; u$ S
5.     {
   * C+ C6 u9 T' E9 r
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   6 d- H; h. A) k4 s4 ~
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   $ m. }; [. W; `1 y5 s' v4 P- H
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    & Q" [6 `! R8 X6 K
13.     return 0;
    + x  A, D& c( a, M0 y7 ~
14. }

复制代码

# E$ c( M& U; L& z. T
, V2 e7 c+ |5 o5 Z9 r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. 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. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    2 H  [9 n% a7 u8 M6 R% K5 y
11. {
    , \4 o) I5 S! g: `- V. N  n
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    # A5 J" i5 s; N/ t9 U5 b+ v5 U
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)
    ( N4 ]# W' N: l, t
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html