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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) f- P% f0 q% \( G6 K
# h* A; I; r- w$ }/ g6 W# ^

5 x' q3 h* e. X  n

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
$ K- C9 |# K. N% A
0 E5 Y3 M& x' }( X5 t+ F1 K

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。

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。

  
  1 H+ x* R  l  @( w

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)
   ( b. e* {. K. g, ^
2. {
   7 l, B0 |2 |7 _! G, o
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   1 h/ t% Z5 S) z  }( L; v/ |
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   * Q# ~( q) ^& @* i6 s. W$ o
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    " i7 C2 e4 v& a4 {6 l. X$ p0 k+ G
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    - a9 y# c) A3 C( ~: ]: D" S
13.             return -1;
    + v8 c# U6 b, c1 x8 Y7 K+ J7 q1 s
14.         }
    
15.     int on = 1;
    
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    5 {! n" V# Z0 W& x. \8 D
17.     {
    . l; c, S. g; k5 L% r! q
18.         printf("setsockopt error\n");
    % F( D( D# P$ @1 V
19.     }
    
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    
21.     if(ret == -1)
    . v3 ^/ @1 B. ?, l5 F; K
22.     {
    6 t9 p3 b7 N! d/ L  M
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    
24.             return -1;
    
25.     }
    
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    1 p7 p* v6 O4 T/ R) m& }
27.     {
    0 d0 E2 j3 B, ~) }# L1 v. N
28.             printf("Listen failed!\n");
    0 ]" ^' [+ s9 F! T0 C- J
29.             return -1;
    , _  ~5 b, _* d- @, V$ S
30.     }
    / e' u( h) ~/ f5 _$ L
31.     return 0;
    . Z3 W& f6 v0 |( i+ A+ Z5 b1 ~
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);
   6 o! b7 C& j3 b, B) B5 w
2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
   2 C/ {2 K0 N" W3 K2 F
3. {
   
4. 。。。
   0 j% l* n" N! ^1 r
5. while(1)
   . W+ _( v" X' ?& m) U& r, f9 U
6. {
     J6 b, p' d( W8 o: F
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   
9.     。。。
   " U  J( A/ Z0 z
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    / L! }' p& n  b4 Y% d) D6 ?7 e9 n
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);
   ' \9 P$ d5 \: l
2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
   
3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
   
4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
   ) @8 r7 O& W+ p; ~: O7 R
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;
   
2. pthread_cond_t pct;
   
3. int main(int argc, char* argv[])
   4 M, M9 N( y% [' a; |
4. {
   
5. ...
   ; A5 ?! j( R2 V
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   2 S3 D0 |0 T6 I, t( u/ [
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   " \, U2 E" V9 e# t# k; d* F$ k
8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
   7 L" D+ g; I) {  i3 W* u
9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
     ^$ ~0 M7 a2 \. X; O' O6 l
10. ...
    
11.     while(1)
    
12.     {
    6 d; G6 V. V. ~4 n, {* k
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    
15.     }
    
16. ...
    0 w, w1 S' S" _  P2 m
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" \
   0 r# h8 H3 y( j, \, g# _' b
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   / j) W- Z# s" ~( o" G2 L
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   5 ~0 \2 u* E. d+ B2 m3 J2 M$ n
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   ( y8 m( O6 g- T6 {, R& R& ~
7.     printf("preparing header\n");
   9 H- r% S  X6 T! j! f
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   2 i" X3 D9 n5 C5 y
10.             STD_HEADER \
    3 _) b' X8 k! m4 |: R" V2 |. j
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    & Y1 b  h8 D! b- k4 t3 k2 L
12.             "\r\n" \
    4 F5 D  b4 _; l4 b
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , S5 S' E6 J  W7 r( K. C
15.     {
    
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" \
   * e8 J" G: h) F! e) K. W
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);
   # R! t, J  N' a" A
5.         printf("sending intemdiate header\n");
   5 i6 U( h9 u; M3 K, }1 A( _; F
6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
   & c; v( v& u5 u( \: |
7.             break;
   & d+ t9 f( [) Y, u# a6 P
8.         printf("sending frame\n");
   : m4 I5 q. Z; ?0 J  N
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   
10.             break;
    
11.         printf("sending boundary\n");
    7 W7 q1 I- |9 E
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ) D  G3 L; K& o2 q9 l
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
      u4 y& i) H6 v+ D' n2 x; w
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：
) ]4 W7 |5 F3 X( y

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.     {
   5 U% [# Q0 t; I5 D$ o/ q9 f
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   : W- z* V4 h9 K( x) O" m
8.     }
   
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   0 O$ Y7 a' K* z' w& t8 }1 o5 \
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ) y  w5 H& L  d) [
13.     return 0;
    
14. }

复制代码

# J3 M9 L1 V% _; L9 n( a; S
0 }3 \! c$ }' Y0 D" [: n% F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：
. T' \: L/ [) j; I+ G7 W8 s" G
) G3 Z5 x: h2 J

1. while(fend > 0)
   9 @6 q" r9 ~4 r. `1 p' U1 `1 T; u
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   1 i2 ]* j  T, e3 l, M6 N
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   ) H6 ^# P, v: f) j2 D2 |7 z
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   & i7 Q4 z1 P7 V* t4 d3 u  E
6. {
   - b5 l+ W0 K) Y; s6 ?  H; p
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   % e* \7 N! h  Y* J: I! P  n
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    : x' m+ s0 Y. L3 f5 G
11. {
    
12. picture.length = fend;
    / O" V) ~0 o" q/ I& E9 i
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)
    
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    2 h0 c- ?9 ~; H* T/ b8 h. x9 F& ^
20. return -1;
    
21. }
    / E$ l  M* o2 @$ I: {0 k3 J
22. else
    ; Z* F5 ~  ?. ?. k5 t
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    4 S' b) R( z2 W# ]: m% I
25. }
    
26. }

复制代码

iMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html