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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# |& c4 k+ [5 O

* u& u% C! T1 E4 d# C/ I

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
9 H: n/ r7 o, p' A8 l
& W5 d9 x+ ]: ~' E8 x- Y( B

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。

% `6 u" a5 ]8 ~" v

9 w; I0 R% X( L2 _9 }. P2 ^

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。

  
  ; e( @+ U: g6 j. \

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
5 Z$ ], O! {( [8 Q2 R4 J2 o- d3 s

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. {
   
3.     struct sockaddr_in servaddr;
   & t6 A' K1 C8 S4 }# _- @
4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
   
5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
   $ @. v1 o# k! X; g
6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
   3 s/ `" d: m$ P+ y  m, }
7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
   $ ?; n9 W. X0 z; N4 @
8.     servaddr.sin_port = htons(port);
   
9.     int ret;
   5 `0 N; [; G8 X& P' v
10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    
11.         {
    5 o; e( u  R0 A! W# u* @
12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    
13.             return -1;
    
14.         }
    
15.     int on = 1;
    ! }0 H* \1 c2 I4 Z9 S, ~. y
16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ! a+ [( T* q8 p7 O
17.     {
    
18.         printf("setsockopt error\n");
    
19.     }
    - O- }$ f. V9 c: `
20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    1 N- Z4 c5 X2 u
21.     if(ret == -1)
    
22.     {
    ! S6 F  V7 k- q1 S4 g
23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ! B& G# C. c2 q: @- c
24.             return -1;
    
25.     }
    # ]$ V+ F' J  }3 ?& a. Y, |
26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    
27.     {
    " l3 {1 P) V2 E3 `' H
28.             printf("Listen failed!\n");
    
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)
   ; K1 P& P) w" y5 ~$ ?2 H6 s% L# K
3. {
   
4. 。。。
   3 G4 ]5 E) G: y, H
5. while(1)
   ) A& m! b- K8 e# h3 M- U, H) V
6. {
   
7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
   
8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
   ; X; ^! x' u/ m  v9 I
9.     。。。
   
10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    
11. }
    / X1 X, V; v4 n  G  B* R, @! K
12. 。。。
    $ ^: `* _+ I$ U3 z- M0 |
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;
   
5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
   8 O+ K7 Y! Q, d9 W" ]
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[])
   / g. [3 B& v( A
4. {
   
5. ...
   
6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
   
7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
   - p  a! _% G6 H* Y- l( n
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);
     K+ X) U! ^- M# |/ T* S, |
10. ...
    / c+ y, g/ m* `6 q. y9 E: |3 o! x
11.     while(1)
    0 P$ O/ I& F  ^5 u1 Y8 V5 `( N
12.     {
    
13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    
14. ...
    5 B  A8 n/ ?% q5 `
15.     }
    " K: @% n! `* h7 ~
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 i/ I, C% ~  d& @: c+ I# w! Y+ n
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" \
   : }) Q6 K# q: ?4 {" f5 W
3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
   8 r3 B; V  j( t# x6 S- g5 p6 G2 d- M
4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
   
5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
   - a. ?0 Q) [! b7 x: A0 [, H  p/ @
6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
   / p7 @" C2 O+ I9 u4 N$ e
7.     printf("preparing header\n");
   
8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
   & |! F  e# ?& F
9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
   
10.             STD_HEADER \
    ' H2 j* T, ]# K6 ?, ^
11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    - C0 q* B* \. X/ g' i9 h, L+ `* G
12.             "\r\n" \
    
13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    : J; _$ F+ B7 @$ s9 P+ u  X1 b$ O) s2 i
14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 K- o# |, V! f2 z3 k
15.     {
    ( |: r, \  v7 r5 |$ \9 b0 M' E
16.         free(frame);
    
17.         return;
    * D) o2 }  v4 b. n3 A6 U+ v/ Z
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 C6 g4 o* j# e) I: ]' z8 o
2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
   
3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
   0 B2 }* r7 s( r# D7 q! t" d) s, Q6 o' g
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)
   
7.             break;
   
8.         printf("sending frame\n");
   
9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
   ; }0 A( n7 W2 F+ C, O
10.             break;
    / X8 ^( Q- V' l& G9 p/ U3 G
11.         printf("sending boundary\n");
    # y) x1 W  x) b7 d* d. `" s
12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    0 k. e9 P% h1 U) T+ V* F3 E) b: v2 P  J
13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' x% b. |: X1 M, A* 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。

二、UDP上位机UDP发送操作，同样需要先建立UDP Socket：
9 q4 I, z$ C4 t5 h1 p" f; U& u- p

1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
   : ?) B+ ]* r$ \* }  W+ s1 S$ D
2. {
   # u7 b! [5 p# `! I( T
3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
   
4.     if(*socket_found == (~0))
   ) O  b2 `' g( D" U' E6 f% V! w- u) p- \
5.     {
   # d) s% K- ?3 n7 n& a) R& w
6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
   
7.         return -1;
   
8.     }
   . C# K# k) v: ~8 N0 h
9.     addr->sin_family = AF_INET;
   , s7 v& D3 N" Q6 {; r3 u
10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    
11.     addr->sin_port = htons(port);
    1 t- w+ ], \; [0 m; }1 d! X6 K
12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    
13.     return 0;
    4 Z3 a) m9 o, G: D8 X3 o+ E
14. }

复制代码

4 {5 t) ?0 f* ~# S3 P7 R1 |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：
% I( d, a5 U. ?
& X% C2 j8 R. ~, O
8 s3 ~6 D: m1 q

1. while(fend > 0)
   + s7 c- Z7 p( B9 L- _6 x
2. {
   
3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
   . T% J4 b+ Y9 W. a
4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
   
5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
   
6. {
   
7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
   
8. picture.fin = 0;
   
9. }
   
10. else
    2 H* r- }( i. [+ S1 j. @
11. {
    ' S$ s2 y/ N; F. H
12. picture.length = fend;
    
13. picture.fin = 1;
    
14. }
    4 |& V; v/ Y9 ]
15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    8 U, G7 c% ]; ~$ S+ o
16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    
17. if(sendbytes == -1)
    * x- n! d/ u+ Q6 U
18. {
    
19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    
20. return -1;
    4 `! V! b9 I4 t8 {. J
21. }
    3 |# Y0 u/ r% D+ V1 ~0 C$ y- Q
22. else
    $ h! F' k0 n. C' }8 B
23. {
    
24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    
25. }
    
26. }

复制代码

' w, d! h+ Y5 i) A! ~# P
; L3 J1 m3 }( G% O3 riMX8MPlus 核心板： https://www.forlinx.com/product/136.html