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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( j- q8 L6 g- u
* F( X# p4 o6 A/ C$ C

" c  t* q; }( F- h

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。

5 n0 _6 V6 m* c& v

  T6 c; T) z: E9 D

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。

" e& y# I7 f# d- Z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. {
   2 b7 ]# ?- q1 r9 S
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   4 u7 b" `% b8 ^' V- H
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   . U: A0 ?) H. j
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   . `5 F+ G9 O5 t6 K1 U( r; N
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ; I, N+ `2 g4 y  N0 v6 Y. g/ u/ t
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    - z( j8 p- h, u. k8 S5 `; _/ d. A
15.     int on = 1;
    , s! N. S# d. g% ~, t) `' s
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    / p2 S* O3 Y/ `
19.     }
    7 H/ w" Z! M! t( o! e
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    - _  W9 K4 }8 D0 V
21.     if(ret == -1)
      \$ V" N4 _/ v% M: d  }
22.     {
    / D  o: X9 w8 k" A: a/ x* M1 _
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    $ p' T! ?' t2 U5 g6 l8 u* O3 k
25.     }
    9 v. {  `- M" L& `
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    $ t" J3 u. _# `' B
27.     {
    0 C9 n! `# T7 J/ {3 c+ c# E( {' X2 X
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    ! m# p  m( e8 k3 F& J0 W7 J
31.     return 0;
    3 q  b/ q6 Z# v, y. w% ]8 A( C
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.     。。。
     z6 g' I" ~* k: m  S
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    9 |$ {* j2 g; |' |% b; p6 m7 w
11. }
    
12. 。。。
    . y3 T4 ?9 ~' \* L
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;
   9 |  C; ^6 g; Q  B+ ?2 E1 g, W
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   7 m5 z8 b' ^) |3 {  Z: y/ j" G5 e
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   % g! d& Y9 @& z8 z% R* R5 J
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   ' ?& m! o# \8 L, |* u
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;
   " B" K) F$ q7 G- S# w: `
2. pthread_cond_t pct;
   / @! z3 u% a: i, P
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   " B$ J& f: H  f# b/ ]$ h
5. ...
   & C3 \5 m5 y- o5 ]" f! M% u0 a0 n
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   
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);
   & n7 G0 e& G& |
10. ...
    + r+ g* T4 b  w$ ?$ T5 }# O* _
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    4 X( e9 J* ~! H5 N
14. ...
    
15.     }
    7 G. J, V& K- O  V0 I
16. ...
    $ Z: E  `4 u) R- H
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" \
   ' q5 C, S% M9 g. V
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   7 R0 U" h  \3 y( c1 A# n* K( T
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" \
   " P  Y. @( J  Q; k' r1 w, T
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   # P' U6 A2 `3 d+ S7 ^( _' b, i
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   ' v% y; v4 c/ H; X
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    ( m: L0 R7 i" |# |% a# n  i
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    3 D, m! u( c% [" T
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 P' h5 @3 Z# I4 c/ O
15.     {
    4 \" n1 _. p# R) Y
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" \
   
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);
   9 v# i7 q/ h1 ^/ j; W! b2 v9 q! B
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   9 ?* @/ m  J- g2 G
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   - A" r( X$ h$ Q9 T; m9 w: Y* y
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");
    " Z% ]6 j2 R  }2 N
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 d3 x  }8 j$ v& e: v0 k! S
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 t! a5 y, _6 F1 {: [8 r/ b

0 l6 J& h! J3 q# F1 `2 C  w9 u8 r# v7 d3 e二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
# F# j+ S. Q8 \0 b# w" x( R( ]! t" X4 W

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   
2. {
   0 A& ]# s7 |0 ]6 Q3 Z6 g
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   & [2 x5 @/ N/ k/ [  I4 O
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   & ~. J# o! b. Q6 G
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    0 {' T* l: V! C9 p! L* g% H
11.     addr->sin_port = htons(port);
    2 J+ k8 d) e/ A3 |) ]  O
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    , I" Y# W$ q; \7 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：
( b8 w6 X% _/ W' U! l

1. while(fend > 0)
   
2. {
   " `* w$ C# f# K6 P9 N2 h" \6 k
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   3 r. ~. N3 q2 Q
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   : {9 W- ?/ @) t3 H) C0 S. p: P
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   6 P, A' W# Z4 M( l* p3 n
8. picture.fin = 0;
   5 c- N$ @- `3 j# n6 v4 K
9. }
     N# O& o* X, k4 D& x5 I. _! q$ a+ N
10. else
    
11. {
    4 @+ f6 ~0 F  z( a
12. picture.length = fend;
    ! f+ Z6 _6 @0 {- v( ]% f
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ) `- w* \, U+ W% `+ V6 B
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ( h' W# h( W0 M( y* I
17. if(sendbytes == -1)
    ' ^' ]5 U5 z$ C  Z
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    6 }- y) y1 H) X# q( `5 q5 o9 [
20. return -1;
    3 d9 H( O- i. N! e- M+ a3 F
21. }
    # z2 `, b4 C4 k6 k5 j- ]
22. else
    
23. {
    : Z1 R1 Y9 R% U% e. Q+ g
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

- I" W3 Q" I: m, T' M" y
- X1 m0 i' q% t6 ?( r. n6 R

' l% e: [& A5 [$ \$ X
, W; f6 w' R. ^3 a8 ~$ [8 EiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html