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 W& g: j) ]& n* m+ M0 [# c
& d! A; B+ d2 g1 h4 F

! L8 t! ?; _) O: m& ~" v& x

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
; Z" ]: ?0 i$ z& |  A  E) d
. q8 @+ u+ c7 b4 ^0 a5 I

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。

# p! N$ ^$ F; l3 t4 q9 i9 q: V

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。

一、HTTP网页服务器
( ~0 v) M" ?( ^1 O* Z6 }

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 V: R) ]1 A+ Y$ y+ Y
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   , h# |* Z1 ^: |4 F1 L( G7 A
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   5 y' i3 F  q! U2 J
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
     I8 F/ r0 [! g0 Y2 g2 j6 n
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    9 r, I; W" w, R) v7 @
13.             return -1;
    
14.         }
    # Q) x" v/ V# m: S
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ! t/ G3 H. Q# v! }/ n
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    / x$ G% a% l4 C, Z" S2 _- p7 Y
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    ' d. |; a  Q0 V  f: O
22.     {
    ' k9 W; l9 Q* z! L: T/ ~. z8 Y$ N
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    . x( K. a2 a/ d! X5 ]- K
24.             return -1;
    , m+ ]: w9 h  a4 h! F+ x
25.     }
    . w8 p& J; i$ F# L$ E; I. r  j
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    7 \  P( G0 D' B0 {" j2 W
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    4 e0 W/ O0 S3 C2 J0 e* g/ S1 A
29.             return -1;
    9 n% h. K; V* H# T' k% c
30.     }
    : b9 A2 P3 ~# E7 L$ d! m! Y* _, i, G! d
31.     return 0;
    : N4 H. S* N# S' |
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);
   % q7 |: e& z+ P$ Z1 F4 V' H. r) R6 z
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   - G& q3 @# t$ z0 |
3. {
   
4. 。。。
   3 ~  n" W/ G! _" E% P/ S' |
5. while(1)
   / k0 b0 b1 g/ l1 w3 a
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   & l4 H$ S- u# A4 K$ ^( X
9.     。。。
   % [; _" S- `3 ^, s7 B. c
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ; G3 R  t2 c$ k
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);
   
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
     V1 R2 y& q" a9 n) O; z# 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;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
     g0 V# P* b2 V# F, D
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   6 T  K# E  g- j1 W* \5 d8 W' j- G
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   & T; l. U) C% i% o# u1 L0 V
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. ...
    # q" k& Y5 \% V: i7 n3 Q3 ?! ?
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    , d) O2 U- h8 M4 F( O
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" \
   
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
     w$ ~, P; s2 {1 Z! ]
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   2 ]! e  F! _8 m
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ; c, f4 ~9 Z; {, X; ~  @8 \8 d$ i
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    # r! E0 G7 L( V/ M
12.             "\r\n" \
    4 Z& E  L( j; R% z
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    9 u7 C$ Z& H; {0 |  c/ I& e
15.     {
    ! z0 D0 l( s+ o  J9 `. s; e
16.         free(frame);
    # E  h; K: m: M) z: J& C5 P
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" \
   * P0 S8 ?7 _5 m$ v
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);
   ) s1 z. t5 q6 a' d/ ]" p6 d
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   ! m; @; K+ [$ \
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   7 r& c$ B3 O2 c/ \9 v
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    $ x3 _% u% S$ G% }- r
11.         printf("sending boundary\n");
    & R5 }/ L& _: l9 W0 o
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    4 G$ b+ n; c+ u% 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：

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);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   / ^. v4 j9 k$ t( \- {0 F# B
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   / v# @2 c5 n! p; @1 T
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
      T: u. _, x, u; \+ H/ _
11.     addr->sin_port = htons(port);
    1 A  m0 {. S0 K
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    9 ]( p. q7 q' ^  n$ L' k
14. }

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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：

& |7 G8 V+ C  y! W. [2 n

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   % K" s, X' B* `9 G5 _
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    8 N' w( H; \: P: l) P) [$ H3 s
11. {
    $ [7 Z$ H, v2 ^0 j9 T' u+ F- U
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ( m. S' N! B7 V: R4 e
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    3 m; U) I- Y' o% `# z* V$ V) T
17. if(sendbytes == -1)
    ! N% z' O9 j8 ^- g
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    9 s/ I3 W' r$ W
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    7 r1 M3 q4 O$ P1 V+ v4 T7 m
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    - |) A% e9 o+ a* T7 I
25. }
    
26. }

复制代码

2 L- A0 v0 ?3 v+ K5 o

# ^9 l9 |, s% K# f/ F) ^
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html