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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6 I0 L  |6 f( u3 {2 [0 [0 }! h

9 [7 m* c' d" g, V+ }7 ]1 N

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

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。

, `2 f9 F1 |! B0 g  Q7 g

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。

  
  5 S$ f' M  Y* U" {: F

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

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);
   , W* h! z4 m& \$ I8 Y5 B
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   " n" K# L0 N9 k9 b2 j
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   $ i. L. z+ E! m0 @
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   : r* ]; T1 x% r- b/ {
9.     int ret;
   5 S( ]* a' w9 v! }4 p' f
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    % v- s4 i/ p9 Q3 `4 K
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    5 T  s8 O; W3 }" ?* g
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    / j: I+ P$ J+ f1 {2 S) @# f$ c2 E
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    0 A0 V$ q( i0 `9 {# x
24.             return -1;
    5 A7 {$ t7 t& w4 a
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    7 G, t8 |4 }$ [9 y6 y, P
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    7 w" T7 }1 w& p1 @' P* u. w- n
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)
   8 [( g+ V8 X# v, U3 Q# S5 l0 O
3. {
   ! S8 k: d3 d8 x* V$ _" K! o
4. 。。。
   
5. while(1)
   8 b6 t' E5 }! a. R. X9 x1 k
6. {
   6 K' ]' V6 C- M* a$ p; X
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   / R, J2 ?, Y1 ]5 E
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    . A! T+ O8 K' [7 u* i+ X
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);
   1 U% \9 m2 _7 a
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   - y' B* ^, I9 a: W3 ]
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   6 Z" [& r2 R' y
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   * |( {1 a1 C# _% v1 E" W
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   6 J+ S- c7 S  o' `! S2 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;
   ! i. D/ r& C; N$ L0 h
2. pthread_cond_t pct;
     Y6 i0 S  k4 p4 R" A9 G
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   5 B' P; D- B& g7 r! S  O. b
5. ...
   2 P" L$ O- e$ M5 G/ N6 L
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   5 q3 T! ?  d- j3 x7 Z* x6 m
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. ...
    5 t; x# Z6 H* U, L$ Z
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    / B; b; S3 J1 l! e! u/ h
14. ...
    
15.     }
    * U4 T& q- Y- B; P8 H
16. ...
    ) @3 i3 Z& s5 z, z, e+ Y2 R5 ]
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" \
   7 E( `* ?* Y& Y! ?7 U# W& a
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
     s- Z$ `  U8 ^/ G7 V0 a0 g
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ! e8 Y7 h0 G, W0 ]- ^
7.     printf("preparing header\n");
   ; m5 c1 F# \0 G: j0 i) @
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ( J8 N* b" O  d% w  G1 U) r
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    # Q7 a; ?7 u# ^& S; R, @1 `& {
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    * e* H3 S& N( v2 Z2 K
16.         free(frame);
    
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" \
   / k1 S0 [5 x7 K# @# x* C( a: o
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);
   % x! W) o, ]% i$ k1 G* F3 c1 U8 L
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   6 F* V1 M, y# C; P
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    : ^3 w* u4 l( x# @& u$ n
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。

5 a2 J) X( ]4 v" S

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
' |3 Z  B0 `1 b0 q. n5 {# d2 J# Z

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   ; l) _2 r! l( K* l+ t
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   ' g$ Z' k- b8 `( s2 Z2 L$ c3 |. w
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   7 m* I' N' P! w7 D. {; b5 j5 t3 Z2 U
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   1 L2 n/ ~2 O; U5 d( \' H, ?
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    : s/ z; _! G; s. M1 |
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    # U* D5 s# k! y* A4 A$ ?
14. }

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$ x! o2 [& N5 \8 [: \4 O5 g1 d
7 y2 K+ P. s  V4 O( x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 X9 K% w6 S) Z1 n: O" {' t
! A/ q  M5 E8 W2 O% Q+ F! M/ o
( V8 D- Q" s" a" P/ u: H$ e/ v

1. while(fend > 0)
   ; O+ c  q, f6 A$ ?( ^+ `2 ?
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   " x6 V5 l. f, o: z
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   6 N7 B% c9 V6 N5 a
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   3 c% D7 ~9 G6 i& M# {# K+ r  y
6. {
   # |4 I8 M( C) H  {6 J
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   - X0 C+ N8 k- c$ H
9. }
     i0 u: L0 ?4 S! B
10. else
    
11. {
    6 A/ N) j5 u2 z; E" H
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
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)
    & G" t8 L5 T; z" g4 r$ H+ W  |
18. {
    3 T; x) _% f5 V5 `8 {. P# S
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    : C' D; b) u% _  d! k. z
20. return -1;
    6 G8 t- u, H) J6 w
21. }
    
22. else
    ) m; f" Q- ~& k, r( |7 a
23. {
    2 \5 V9 Q9 ?, W% K- w0 a1 X6 J) C
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ! B: K  e7 b/ N6 U
25. }
    
26. }

复制代码

* ?; _1 s6 l8 E
1 M/ R2 u% A$ v: t& D; b7 r- G

: Q* |, O2 `/ f
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html