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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% v% _/ @9 C7 V+ p+ p# b- A; `
$ t# }( Z# D7 ?6 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
  N8 {, W/ j1 f* I5 U/ A8 y  ]
7 }3 J% k/ p: B7 I2 k0 U: |- c; r

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。

* ^8 l6 U8 C+ ~

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. {
   ( E$ P1 e$ {% a% x' I: C
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   # k3 N: J. R5 u' b  B' {
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   , L6 W% h& w* p
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   + |0 S' R0 V- a4 d& h+ Y
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   3 c- n6 Y- V% Q. {7 S  \7 k" |+ u
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    ) X6 ?8 `, X/ m! H& I  L' T
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ) T& B# b2 X1 o, A/ Z* W3 }2 B' B
13.             return -1;
    : P% L2 e* s2 F, c4 G
14.         }
    
15.     int on = 1;
    / W# q, K9 y4 G2 z% O' C% @
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    2 t9 s+ L  r" b& ]3 `7 K
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 {( d+ B$ c3 u( w: o
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    ( ]& h& p4 }' L+ X% C; J! \
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    2 S0 f/ Z1 o3 @' ?7 C; R0 y, S
27.     {
    / a; ~3 r5 r8 x! G5 ?* n
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    
30.     }
    
31.     return 0;
    ; D4 l6 b- _3 Q0 j+ F# ]8 P! {
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)
   , p: m1 k: q, l) W3 V3 \+ j5 U
6. {
   ; B5 G8 X* J- d! |
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
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);
   ( h" F6 p2 |2 g3 S) q8 Z& q% S' y
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   ' d' f& Q$ s; p6 C) X, }
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   6 U- G* m$ `/ `
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   1 [, D; d$ m( 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;
   - G. j7 {( Z- F8 v; _
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   
4. {
   
5. ...
   6 I* \& w3 \/ S; P! X) |
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   " I; y& O' [! }, m; {
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);
   
10. ...
    ' X7 l2 D; \. w( {+ N* c" K- G2 E: s. O
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    $ |3 w, Q9 f5 M( i1 b2 g
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;">
   7 h1 N; E; C& E
2. </span></p><p style="box-sizing: border-box; border: 0px; vertical-align: baseline; line-height: 26px;"></p>

复制代码

1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
   / B; e, Y; U7 C% V2 r
2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
   ) n2 z* n( m7 _* J- h" g3 R
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   6 T/ v- S) b! o$ h
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   ) N  N9 x2 {) e: d8 R
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   $ m8 D. R6 b  O( V8 Q. H
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    / x, }" e' S5 p& J/ ~. {! g
12.             "\r\n" \
    . E( _4 \6 ?! ]+ u4 H1 W7 q
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    6 O- x- m- {7 N# h" h7 D) h
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - F) @5 H$ i" f( Z1 s) m
15.     {
    $ c3 F& J* q: t; @+ 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" \
   4 p+ c- _& Y, d* f
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   $ c' F5 e2 L; I& s6 q
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   : B1 D7 d& _4 `0 T
4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
   ( T* f$ U  Z1 K/ S" x
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   + k% s3 y* x) s
8.         printf("sending frame\n");
   - x5 t! v! _) K2 w9 D5 Q
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    7 n4 J* j1 `1 T
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。

. f% m9 Q, u2 Y1 k8 ]( m( G% p二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
5 t3 R1 P, @* n- ]* X. k

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);
   ( l) ?6 e4 g; ~8 p2 ^0 `3 Z3 |
4.     if(*socket_found == (~0))
   " y3 |( D  o, U+ {
5.     {
   
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   # c4 `" l! s* R
7.         return -1;
   
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    . V8 ]7 B; O( ]8 }
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    2 _) ^( T$ R5 B- H; {  w4 b8 c. [8 E
13.     return 0;
    
14. }

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( ]$ T8 D2 Y; V" A6 k) G3 e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：
; v2 S8 I9 J0 t2 t9 V3 g& H
1 V* N" ^  {9 c  [
1 {9 F9 w, Y7 K

1. while(fend > 0)
   ( Y+ M, s% F3 C. L) Q3 ?, b
2. {
   + Q: C: p( g$ h5 o) g, g
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   1 A+ W9 p" x5 z# L6 T6 ^$ L
6. {
   . X) v7 X' e& N- v
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   ' l- a. W6 T& d& H- n: e9 m2 g
8. picture.fin = 0;
   $ g5 c. x" u) {, W' w. B
9. }
   7 {0 V; Z: u0 a  A; N6 R! `" R3 z
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    / v5 C7 J* l  c5 n
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    ' e5 p: D' {9 f$ e( m
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
      Q* o" v7 p3 d9 `( ?
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    * j/ |# n7 D& X5 s) o( \! s1 a6 [
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    1 ~! z8 Z6 x' G+ b  w" ]
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

1 c4 V. h: H5 m& X' c0 V

) K+ y6 ^, Y; E* Z4 hiMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html