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 a2 _8 `" u7 K$ [+ y9 t6 T* m

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
' ~2 B$ {8 I& l0 v9 e9 ^6 e4 l
, I' @0 r& M3 _, l

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。

: T& Z$ L6 r1 ?3 \* A7 B6 T

2 h2 B( H4 }; I5 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。

  
  

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. {
   % u3 g5 `% R, e
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   / E* e  E$ N$ C3 O
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   8 ^2 j3 L- @$ ~9 `( }' ^
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   1 A/ W- E/ w5 Q  @- g, {
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   ; ^8 z# F* S3 A, Q, j. O7 C* j
9.     int ret;
   " W! ]3 G- @3 {/ ?5 B
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    * Q3 w$ a1 v4 c* @9 E7 N
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    * S, B$ A/ {! O! a, a( s& r3 ]' x
13.             return -1;
    
14.         }
    9 B  B' `5 E  k; g) q: c0 r
15.     int on = 1;
    4 I( M- N& m' q9 V* C
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    + _( z4 `+ ?! o
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    7 i8 c: W7 {, X9 m% l
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
      n# G- A4 ?' c$ Z9 {6 y7 g+ ~
21.     if(ret == -1)
    & O$ C; d* Z' m5 I9 p" e
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    * Z# p! R" h# M; F5 i
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    % L; ?2 d) n0 p/ D
30.     }
    
31.     return 0;
    0 ?- H$ S  S$ `: u+ B7 z. E5 a7 v
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. 。。。
   
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.     。。。
   1 f0 _: h6 D; L. Q" I
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    5 P  ]1 I2 R; s2 U
11. }
    " }3 H; m4 \  |: a
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;
   0 j* _' Y. I9 Q4 `4 {2 C" p8 M$ p- \8 m
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   " V' P% q1 P5 N# N: C7 @4 ^( w
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   8 I( I& z" W1 k0 h2 g
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   0 \8 ^0 g5 d$ j2 f/ o8 o1 ]
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;
   , s6 q: q! Q) J  U. P0 F4 n+ `1 U  R
2. pthread_cond_t pct;
   8 W0 u  |; Q; t
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   2 W2 w% e# j. m; j
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   , j9 X5 T- l( R1 O% W
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   5 _+ Y* D8 M7 O* t
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ' Q- w6 J$ P" A4 W  l
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
     |) O/ D' h& W3 o
10. ...
    9 B6 v. X! D1 @3 A/ b: W- R. ^
11.     while(1)
    " x% c" G0 L$ T6 y! W+ L" _
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    ' _+ m9 F  i" N+ n$ ^& P; ^5 ?
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" \
   ) a+ a9 E# {; H& s
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" \
   9 G4 U+ j; A4 K& i4 q
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   ) t; r& y, o! n, M  k* x
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   * b! E1 ]9 p& [* q7 M3 G
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   8 L5 [! q( o0 r. A0 p8 p
7.     printf("preparing header\n");
   ' d9 B4 f7 o# I$ \. A) E% |9 ]% z
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    # [' O3 y" h' r  I  m5 L
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    + }# C5 W+ {: {8 z! H
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    1 @# d/ k# a  Y4 \: J6 O' j
16.         free(frame);
    ! {2 r2 r: V. A% 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" \
   $ g. d5 {; ?& l) j; S; u5 D
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   : S" i  X- V4 Z- h
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   3 o  f! _5 o. z, {7 h
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   . V, b. L- t  T/ u* t
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    $ o# l( m1 H: z9 W
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; }2 u. V, X% f% w$ L9 v
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。

7 N/ B/ ]( I8 L% B& G& C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. {
   % m; ]& r, _: U2 Q0 L
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   8 X! b9 o% `: Y3 l
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   * v8 j6 }9 s' d5 L, t
7.         return -1;
   ; L+ N- H1 h" v0 Y* v
8.     }
   0 o9 O2 H6 ?' U0 H' i- V) ]
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ( C4 f' V6 S) L% N' X6 s/ U! G6 S
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

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4 R& O7 e: s, Y, h& O
3 @5 E& q! {7 i8 z6 n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：
/ P$ p. O, k6 r; \% Y+ r
3 y( l% n/ \2 x2 T7 x/ ?' a
( s8 P1 f0 I6 e: K( ]) d

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   9 [; Y: Q. H4 F# H0 \+ ?, P
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   / R/ V0 Z% ]# m8 T' ^) G
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   , ]9 p' R5 [) x+ y% }$ O
6. {
   6 y: c* v# K$ P3 ]: K
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   * K3 n" Y7 l8 F% w% i' M* q
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    8 K0 s, v9 W, F1 H
11. {
    
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    ! m( _* `1 z( n8 ^) o' I; f) Z
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    6 m7 R: L2 p5 I) J
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ) d6 U( K9 }# }/ n, j
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    - W9 T. n. [6 V( A. G; A" i* }
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    3 T- ~- P5 i+ w" f3 H
20. return -1;
    ) I! N0 |" T: s; ^" I3 {, I0 Y+ Q
21. }
    . W. A. @# e9 k. \  @
22. else
    . F! U9 ?% l6 b, n7 j9 I+ o
23. {
    . C! F1 u. ?# D
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    & H# Z2 A( Y. }+ a# u0 H+ O
25. }
    0 U, K; [# W! M3 l# ]+ N2 c$ P
26. }

复制代码

0 ~5 g! ?: n3 n. W

3 x# n) p& ^; ^# u7 N
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html