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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7 \- i- b1 m5 _- m, C

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
0 c3 P; ~6 D0 c& |5 }
! J- a! u4 l6 d8 O

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 W+ G- P  J. M+ `8 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。

  
  $ A1 f. [" N* ?" Z

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。

& r9 I* L+ s3 q6 f  l( w8 e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)
   ( X; d9 D3 J- {( [, m4 Q3 M# e
2. {
   $ p) A1 ]3 }) w2 R/ C1 _
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   3 x9 P, F2 c( w5 K
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
     z$ a5 |4 L# j/ n% ~; H# P$ P
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   4 n. q" m! T, B. @, A- l  K* l
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   & W# u5 z  b! O! G: o( j$ v' N0 r$ h
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    $ |4 s' g  _  ~0 |/ e5 A* d$ l
11.         {
      e% e+ f( Z  H* I6 z- ?  T9 D
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    ! n  f) O$ R5 ^# c
14.         }
    + H; N. _0 R  E
15.     int on = 1;
    " y0 l+ T6 z6 i! e" F
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    . j3 U, [$ s8 P+ m
17.     {
    # A6 W" k2 r6 F
18.         printf("setsockopt error\n");
    7 V) h* h( b0 _
19.     }
    ' _+ n) K" a/ }% X9 V% b
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    + E8 b6 X- I0 K8 d
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    ) d6 k% P8 \( j4 J4 @
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    , W7 \( V  c/ }% D
24.             return -1;
    
25.     }
    8 v( e- \* A: `
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    7 c( _/ _3 V0 M% h+ u
27.     {
    
28.             printf("Listen failed!\n");
    
29.             return -1;
    ( D/ m6 @- i1 E  r, H
30.     }
    * }; c8 }/ @  B0 ?  |4 ?; P, X5 Q
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. 。。。
   9 M6 h: u: Q6 `4 F2 r4 Y
5. while(1)
   
6. {
   $ @" b1 g/ K; S) l' \' x
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   & h6 g- j0 ^% f* Q
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   : c$ W! }4 D; _
9.     。。。
   ' Z* s1 d6 ?* ^" G; d  t( Q6 W: R
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    4 u4 l/ ~  D/ u# x
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);
   - r, R4 D" o8 c3 [/ s+ H
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ; X! O7 @. D  q2 p& q
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;
   4 @: [$ P% U# m6 W. H
2. pthread_cond_t pct;
   2 W3 Y; r0 L+ X5 I% O* @2 z
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);
   & A$ l: b, d8 m7 ^& S
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   ' I2 L2 v. h' w$ j; S1 H
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
   
10. ...
    5 _6 h; V1 L8 c& I# W
11.     while(1)
    & W2 S+ S, l3 x- f- F
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ; A4 ^) S# ]1 h3 ^# U/ U& q
14. ...
    2 V0 z  a0 T+ s* \) ?2 W
15.     }
    
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;">
   
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" \
   ( u6 D" ]8 \: w
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   - [) ?. X$ g; m. x  T
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   / l+ m# F5 w2 [# Y
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   1 a* P# h: f& b6 N6 ~
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    6 ~8 J) Y$ H. q$ n
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % L# j  d! E. x1 Y
15.     {
    9 }! h6 K- G' a' Q3 n1 O, A  ~8 [& {
16.         free(frame);
    
17.         return;
    + g- q& V6 T/ p  H9 R
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" \
   0 p. {- \0 I' V7 H# [% L
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);
   ; }( Q4 s0 ?. Z0 g) M0 X( Y
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   . K/ z2 r; T- I3 u% ~
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   % i( ^% I& J2 b4 S8 G
10.             break;
    ) S0 ]) t* w1 f/ [, t9 a5 F# X  ?8 Z
11.         printf("sending boundary\n");
    
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ) F+ q! j) G, h# ?3 O+ r, k9 E: X
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    * z7 `% o0 D" l6 ~1 p
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。

2 W3 q0 e# M. L+ W' s2 G% R4 i  f

4 y& S( v5 Q! o5 v0 u7 m4 w& G! ~6 C二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：

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);
   $ s6 W; f# c; T( y4 }# z
4.     if(*socket_found == (~0))
   
5.     {
   / @- V* L" r9 N* A5 r' g
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   : C3 b1 r2 B3 i7 s+ p9 `6 M8 Y4 H
7.         return -1;
   
8.     }
   / D. h% d$ a# ^; y' b9 V3 p
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   ; O% R# D+ x; D' X
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    , K; H8 f7 Y! |6 u: p& _3 S$ K* b
13.     return 0;
    ( V5 n- [) R, b) G5 b
14. }

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- ~( L. R2 k  r$ H: Q
3 E1 @# ~; r9 p! w- G4 t# S' d: {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：


) [8 L8 j, v2 l  ~4 A1 G

1. while(fend > 0)
   
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   4 M, D( q$ \3 @" U/ R- [
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   3 J$ o$ {# ?# T' x' F
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   ; [0 A* x9 \0 B. B
10. else
    
11. {
    
12. picture.length = fend;
    . F+ c8 i- x* s6 G+ v, ^
13. picture.fin = 1;
    ! n: |' i0 B& [( ~  m/ y4 `
14. }
    0 u" L  W' r8 i0 P
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
      G& l) Z4 D! U8 U( s" U
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    
18. {
    # G6 Q9 m# y+ F" y$ W8 d$ e
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    
21. }
    
22. else
    
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    - ]$ ]: p% ~+ c# O/ u$ M! k8 }; O3 v$ b
26. }

复制代码

+ F' ]) _8 c9 F8 }- n- riMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html