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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; m& \* w8 F3 b  r8 v9 D
8 p: X( L/ K! d2 K$ O6 W4 c

0 ~9 V) d& Z* k7 A7 k+ v

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。

/ s2 \) _# e& u) z. q$ Y

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)
   1 e& p- S, H: j+ m, Z
2. {
   + K. t5 s2 A8 O
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   - [, Q# e! N5 O( ?1 t# E; l3 f( r) _8 o
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   5 T+ K* j8 h/ Y5 D" a) T! x
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   ! ]/ u2 W2 b3 Z; u9 p$ t
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    7 a( A  |2 W8 [1 L( ^! ]. M# D; m) ~1 O
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    $ D( |( ^8 H0 Y! {& O; k$ m
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    8 C( l" a$ ]; ?! w3 T8 a% D3 ?
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    + p6 ^+ c; C. o, ?4 M
22.     {
    ! [1 [% B+ [9 C8 `, d
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    $ ^1 G2 C5 M( d$ W4 J. m
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ' J. e" |9 B. M
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    7 n. a3 ^! I$ [
29.             return -1;
    
30.     }
    
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);
   
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
     F$ _# d" e( R8 T( v. i3 h
5. while(1)
   + s; D& U1 r7 ^8 T$ G
6. {
   1 }! D  S0 j9 g9 c; |, H
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   - n2 |+ z: o0 \1 L# y2 v: q
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    + E. i/ ^  L* z' m" C$ M  k
12. 。。。
    + }9 @( r9 u( `
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;
   ! b/ o1 z7 d  p$ v% I5 N
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   5 \! n7 @) Z5 r) u: R3 [
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   
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;
   ; v5 l! \6 e- D/ g& `
2. pthread_cond_t pct;
   1 y% q7 e6 z4 B3 g6 X7 k: p
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);
   
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);
   3 V# _' E. I4 r$ ]# M& S( k1 R
10. ...
    
11.     while(1)
    ' V7 B* r7 t( E: f; s
12.     {
    ) ?; W" k6 L' V' o5 c
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    8 ?9 J& e$ O$ C
15.     }
    . Y& }7 x* R/ r5 c* x- i
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;">
   . m7 _4 ?, z! I5 b+ [6 l, L7 ^
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" \
   4 L- A$ j/ p. F+ S
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   . w4 Y  W1 w' `. E9 \) x
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   6 n- G- Z6 Y; c/ p1 ~
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   # H- o# W  r& ^" f0 ^  ~' f5 J0 j' x
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   $ z' F, d' y; w- @( f7 H+ X& p4 k
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   ! \0 m+ U. k- [/ O; u6 _9 ]
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    2 c4 k( K9 k4 E& C+ p
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & ~% T2 E: A" q! I) {
15.     {
    0 X, L8 e: p( g3 A# o+ V/ f9 y1 W
16.         free(frame);
    # Q5 L- @) _2 Q
17.         return;
    ' G6 M' X- a7 J2 ~& S& l
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" \
   # _# r# p  V% Q
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 t% R( w3 `  I$ x$ p
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   0 `4 w  X: E! x; b0 h; G
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    4 c" X. x; i( [! n# B& B0 C
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , y7 C& R1 R/ 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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
6 t2 s. b- q) i& i# P" f; V

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);
   : w& j. A" R+ A# p* C+ l1 R
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   ; R! [3 c. I8 H
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   ; K$ p# ^: U5 ^+ o" A
8.     }
   , }- N# v' t+ f
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    $ q9 [9 x9 H( F" l$ T1 |
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

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：
# ^. x5 H7 F( j5 r* C
& D6 |; T0 [% C

1. while(fend > 0)
   . X$ L5 S% W& \* P
2. {
   & U) i4 K, F$ F9 e8 W
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   * t$ o% p( s# _3 v! C* `
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   ' L4 k, s# L( i6 z6 [
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   . B0 @% n- O% |% s2 C. ^
8. picture.fin = 0;
   $ l! K2 T+ T+ b$ O
9. }
   
10. else
      z6 V& I/ U; Z1 A8 n! j
11. {
    
12. picture.length = fend;
    - k* k# q5 |5 _0 I
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    " y0 P5 I" e: w8 W* R* v8 D
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    " H9 s; |/ \" h7 i. X8 d
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    : j( S0 j! U! P5 [: i2 K& Z, F
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    0 d* k, e" @6 k0 N
21. }
    - F$ B2 h* W0 P5 d' r* B
22. else
    
23. {
    - q4 ?/ t$ g1 A7 u  M; ~
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

. N6 W% U) p" I+ n
* V/ ~4 z1 y# P* kiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html