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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+ c# C" ^8 q+ _! |* N3 [

; U5 o6 |5 d* u- a3 i, w# x& 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
# u8 p0 x0 H1 o# o
' v& r. Q: R# d2 z6 P- S2 v

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。

# C( s  c8 o3 f4 X1 o+ \

' N; f2 E, H. y+ q

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。

  
  4 J  O4 D" I9 F7 r: i' H5 K

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。

& R0 ]7 p+ T8 f0 \: ^* m" L一、HTTP网页服务器
" C2 X$ m1 L9 o

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)
   ' q- z2 Z  ]4 d1 b, G8 e
2. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   . t' k: Y' N, k. v0 c6 R
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   ; |# Y0 ?! K% J4 V& H" i5 `: f
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   % M# G( N2 Q# A7 R
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   2 U+ F! a; @* m* a
9.     int ret;
   7 `3 s; ~$ t2 ?( h
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    1 G6 T; J/ L! S
11.         {
    
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    * @) N, v- q8 r7 V6 s
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    
17.     {
    ' N6 Y. I( ~4 G: X4 i4 |" ]- f
18.         printf("setsockopt error\n");
    3 _; U1 n+ n+ ~! R
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    5 `9 }2 _" P4 m6 r% j
21.     if(ret == -1)
    " c, R1 v, J: f6 d# a) q
22.     {
    
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    9 C/ T# @3 |5 O6 [: @0 w
24.             return -1;
    - ]6 Z8 s& i: v) o
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    2 ~, @" P" H0 W8 q9 s
28.             printf("Listen failed!\n");
    , H" p$ j1 x7 V' I" E0 ^$ I
29.             return -1;
    
30.     }
    3 e0 K% b5 Y6 K0 x
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);
   * ^: S# \4 h  x. M
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   
3. {
   
4. 。。。
   
5. while(1)
   
6. {
   1 G% L2 y2 g. A& R3 J, }
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. 。。。
    ' e4 R+ Y0 Z& y: I
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;
   ( \9 L$ H6 B9 [. q6 e. _
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;
   # G4 T: @6 m& b; D. s; w
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   ' D; a, c1 v7 {* g  E
4. {
   & [2 }) h; \' E% Q" k, w5 b
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);
   3 r/ C7 G( {3 v
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   5 G6 A' Q; S3 v8 z/ E% v
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    + X/ M5 D1 q" m+ V% }& E1 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;">
   9 C: ?/ @+ F7 u* \6 e% Y; V( g
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" \
   
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   6 [0 u  _) }; P8 y; G
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   8 \" n3 r9 `2 A. ~, P: {
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   
7.     printf("preparing header\n");
   7 z& @1 `* s; B. K8 D3 p% x- Y
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   7 b9 ~. K! \, V; Q. Q% C
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   % f0 t* U& k: |0 {" m: P3 K
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    % k1 n  D; H' z( x) G9 n
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    
15.     {
    
16.         free(frame);
    
17.         return;
    & E& n. P3 o  w( e; X% a& Q
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" \
   $ E9 B7 b: A4 \7 _; R8 t/ g2 N0 o
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)
   9 E/ `& z( W& b+ f
7.             break;
   / f; V; U) l% _0 e2 u/ D
8.         printf("sending frame\n");
   2 E! v  l0 F0 g" y
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    ' F- L$ |  _. V4 p  ~. \) ^2 ~' H
11.         printf("sending boundary\n");
    . y) n" a1 C+ N' m
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; v' c0 Z$ x" i8 ?
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：
0 p; G0 n  v; L4 H

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);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   ; T0 |3 m0 Q4 e3 b% [
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   # K& A. i! J* t8 p' C5 o% ^
8.     }
   . n. F5 w4 C  w# R, K3 s
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    . Q) @) V2 v  {/ d! p
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

" Z2 o! w5 n6 J9 U: b
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* W) ?& z7 X. h

1. while(fend > 0)
   - |* M; r8 B# w1 V7 t
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   7 y' H: I$ j' j1 c$ m
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   ) X, i% D' P+ }. G4 |
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   5 T% z8 ^8 [; e6 g) c. S: V( E7 ]& E' G: N
9. }
   3 V( ?0 t+ O& Z8 B/ P
10. else
    - l* Z$ j7 o# R; p1 \8 K
11. {
    8 u; w. \& A" }8 ^7 C
12. picture.length = fend;
    * E0 P( ~4 b1 X$ l& J3 J
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    # e5 _- o5 z5 k8 @( C
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ; q# N* f4 a# X0 T
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    + P* i* V/ ^- T' U' C
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ) d& |! u5 \) ]) t* `) [, O
25. }
    6 t# i. h; z5 G- Y. @' \% x
26. }

复制代码

$ D; L$ ]- p2 O: U$ j

4 m8 I+ H2 T* C/ E( b* W; S. _
iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html