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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( ?# e! h# q$ k! r# g  l

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
5 J; [7 b- m  p' @3 F$ U
  N; F' R5 M6 s! ]3 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。

3 h: U$ K. m9 r; p! Z# \( d' Z

, n1 u: s; R- v3 v. j4 u% P( I

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。

  
  & e$ d3 ^0 B5 \: O) [8 M5 \

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。

3 j8 f3 u1 n* }5 W$ p) a一、HTTP网页服务器
7 |( X" I( f. _% w1 p+ [. p

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);
   # r* d$ y/ J( F5 P$ a' G
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   3 h. [5 n  B8 s! t- S
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   " m$ Z. K  M: k) I) r  _/ X
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   # z5 F4 S) U* h/ E
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   # n) [: Q1 W! I7 s- l
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ! Q& U) D1 |0 x! O( t9 t
11.         {
    # b. f1 ^/ w6 F  t1 s
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    / M( B! w: T# }6 C: E: A( h
14.         }
    # a" V3 p9 F+ O/ N  h) d' S
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    5 }, I- B3 }2 C. e. ]* X" D8 ^
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    " C- k, C! m1 U0 C
19.     }
    ' @: s, R6 ^: v4 |+ r
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    # c% P+ B* W3 O- m# H% ^
24.             return -1;
    1 g* w& h3 _  _" A7 N
25.     }
    % n# u& u# I& E  l2 M3 i3 v
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
      j$ A9 T9 Z  `2 }: G
27.     {
    ! d: W4 x: k4 L5 g, Z( ~
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    7 a2 ]  ?) O( m- `
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. {
   ) k9 a/ X2 a2 p5 h1 P
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");
   3 k# |- U, N$ B6 @, k
9.     。。。
   8 r4 M7 u% {4 W2 ~# Y- W: Q
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    3 |8 A; K% a1 O- {, s7 y; R6 q
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;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   + N6 S6 g0 G3 u% A2 `6 l
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
     I/ p' P; i) b8 n
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;
   / D7 b- D1 U& ]) F( N
2. pthread_cond_t pct;
   , _1 d* l( m5 z( V& z. B% \$ y
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   ) g4 [/ s. V' {4 k
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);
   & F, R* r3 a  x* i" W
10. ...
    % ?! t5 T8 ?1 n* R; h
11.     while(1)
    & A, r0 K, n7 F
12.     {
    8 f4 r, S9 o  N: n( o  z6 s# u, v
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    0 t5 h0 n" i" N
14. ...
    & Y6 ?! Y% \" B% }- ?
15.     }
    9 b6 i# _( `  D, H1 ?
16. ...
    $ |1 }5 Q  n' T
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" \
   5 I8 g/ a9 E% Y5 L
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");
   & S& B- ^, S6 ]+ A2 o" J, A6 f
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   : Q! V) [& v& }: r: J0 {+ n% C/ M: ^
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    : E6 m. P3 s: M! s
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
      F+ W( k: G& ?
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    " v! u& N& L, h; T$ }( D3 g
16.         free(frame);
    $ E. i  w% J; ~+ r8 @% a
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" \
   
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)
   1 P6 z' ?& u: O9 p" i
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    : g: J4 b" s1 j4 m
11.         printf("sending boundary\n");
    . ~) f5 o) o5 _5 Z2 Y
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\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。

1 C+ n  ^( M, P

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
2 c2 N0 Y: y0 z; Z8 j

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   - w6 K/ S% }# e2 q; H
2. {
   , H8 Z6 @! }0 l# _  j
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   " `2 `" [7 @* ]# N" d
4.     if(*socket_found == (~0))
   ' Q4 K7 B" u! ?9 R8 g
5.     {
   ! M* m4 B! E4 S
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   * V! {7 e1 c% g4 J$ Z  x
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    , d& ^8 ~8 K; p0 |0 C
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
      L% \' `# L8 G9 N) x
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

: L7 g7 d9 y" Q7 L3 q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：


; y' b& O' L! `4 \1 ]# w

1. while(fend > 0)
   
2. {
   ' E- \0 V% h+ }, ]" M4 V7 _
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   2 ?4 k8 F: T8 Y) j
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   + Z5 @5 p+ {% L; X, r* i/ Y3 `& d! a
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   9 o# {1 X7 Y1 L0 o9 q
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    
11. {
    : |" u" j* A. `9 _
12. picture.length = fend;
    & S/ Q, Y, p  M1 V- A
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    / _5 `  ?4 G& e  \9 G* R% E  z0 F
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    6 c* e9 i6 g2 ^0 m" V
17. if(sendbytes == -1)
    : v0 o# X; W2 Y" o4 x- p
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    # ^3 K5 v" _9 c# c# R
21. }
    2 E: y( g5 l1 v. R. g$ x" i
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

5 N) E: u2 f& i' H- D5 S8 siMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html