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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+ A( O4 s4 Q5 }) H2 B
9 S9 V" I; F1 b1 A" W, g

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

/ d$ }1 L( _, d7 k

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。

# U) z/ s. {+ M1 t/ q% I# x

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。

  
  ) O1 f' c+ B% S/ T( {3 q; X/ I" i

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
# i/ t4 L. v3 B" C$ y& Z

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;
   - Q. Z# C! s$ E5 w, x  H
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   - q+ f$ O" s1 v2 p! a
9.     int ret;
     B6 V8 ~2 V" a3 p: |7 g
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    / H* g, w+ o: r- ]8 O  }; s0 G
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    - R% h$ z7 \" P
13.             return -1;
    4 k2 u& S' T3 `- o' I  T3 s1 D
14.         }
    
15.     int on = 1;
    " b9 h- x, L( G2 D
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    , i! w8 S* t' f1 h  [( f2 S
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    - U9 n: G- n0 ]! z
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    - q* u. H6 n4 u* A  |
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ' S$ r  N3 P; h+ T1 m! h$ [
24.             return -1;
    
25.     }
    ; p1 F8 d  ?. @6 x" ?* c/ ^; @/ `
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    8 p8 i5 ~8 N" a" T* e! }
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    $ r: f4 {6 c) K# {0 ]
29.             return -1;
    
30.     }
    3 f. K* |. w* T* n5 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);
   * |" x( j" R) k0 N) L
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   ' t. N; u! c' d0 Z1 l
3. {
   $ v) V5 H. Z$ Y) G3 b& y
4. 。。。
   - Y' {% f5 ]2 `3 H
5. while(1)
   
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    
12. 。。。
    9 [6 C, W' n  O: |  B
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);
   1 M( P; R5 Y, [( E: s
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   6 t& g5 e3 b/ ^6 Y2 f3 d  Q; h
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ' H6 ~" q8 ?5 ]% z8 G
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[])
   0 Z/ R1 @; u# a3 z: e6 Z9 g
4. {
   # V( }% I) ], k" M5 P) [* s5 _
5. ...
   5 F( R- W7 I% ^+ T$ x$ j7 N
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   ) [$ H$ ]% f3 H( k/ |/ g  _* m
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   + N5 A% |. ~( L
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   . l9 X) `4 U; e2 h/ p7 W. l& A
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    6 Z& P; V, P0 j5 z
14. ...
    4 g5 M" Q( E" R, c; V: H3 p
15.     }
    " s7 \) j1 e9 \) Y8 w- l
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;">
   : b  n! |2 Y8 U$ U
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" \
   - j: ]: \1 h; B" J7 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" \
   % ]! A8 X6 H9 x! ^& v
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ! h# w+ P6 u" K3 W' f' U
7.     printf("preparing header\n");
   + Q! H4 Q" N8 C2 L% z" i8 b: t8 u
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ' u& l6 ~& G3 q( l
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   6 F8 J; C2 R8 q
10.             STD_HEADER \
    " L0 _3 e4 J9 R  c$ l
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)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    ( P4 @/ q5 E' B
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" \
   
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   $ f/ ~' {/ n8 P7 T( Q$ _6 C
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)
   2 T  z" t: d" Y( T& @# u
7.             break;
   0 }8 Y. u2 U6 O' C! C5 a2 g% r
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ) R2 c# ?6 s/ H6 b' K; U
11.         printf("sending boundary\n");
    : H% R! _0 G- f$ l
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    0 D/ e$ i, ^5 e
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    6 u9 B" J1 \$ c) h% }' U, ~4 A
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。

' j1 i" l7 Q2 Z9 p% Q1 ]1 n

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);
   & V9 n! p1 l# O4 M4 X- |( a* U
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   ' [: @" k+ c% P3 `  V& t
7.         return -1;
   ; d( F% n' c/ |2 b
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    ! x- i) Z% [) @4 q$ I- X2 ]- P8 _
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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1 @) y1 u% T# D" n3 s5 z4 t
* G& H! q# E5 L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：

: {4 x, i! }  o2 M0 Z

1. while(fend > 0)
   + F( I0 u8 D9 Z7 W# v5 M
2. {
   ) C" y* {. E, U, ?. B3 y
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   6 \5 p8 ~. s' x# k  e; P" F  i
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   % D( u, b- \4 a# q7 L! g
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ) a0 M& P; J: A( R
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    ( \5 j' ]" o9 ~; l
13. picture.fin = 1;
    - f; M/ a/ D1 ]1 B# E2 B
14. }
    + a4 p, E* i+ \" U2 r! n8 `
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    , k! ^4 |' \) s) G
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    7 q# H% Z5 {- A0 w# y( `, f
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    5 G3 }: v- y  B! o
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    * H9 h5 p" {. \( W$ Z/ e1 v
20. return -1;
    : m! y1 c/ h) H4 B1 p! C3 G
21. }
    
22. else
    
23. {
      o% n- H4 d6 K* d+ D9 m
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    % A6 v7 n2 G" _; ]4 K7 N0 t+ V
25. }
    / M. S2 K9 D9 A8 ?& F
26. }

复制代码

/ p, i+ K6 Z- W/ G& m

5 V+ T# x7 Z5 I+ ]2 m
" |3 Q0 c/ s) H$ q1 `  z: [! I/ B; _  CiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html