1.开发板简介
OK113i-S开发板采用核心板+底板的结构形式,基于全志T113-i 处理器设计开发,处理器为 ARMCortex-A7, RISCV, HiFi4 DSP多核异构架构,主频1.2GHz,核心板有两种 规格,分别是512MB DDR3L内存加8GB eMMC版本和256MB DDR3L内存加256MB SPI Nand版本。OK113i-S开发板将核心板的功能 接口资源丰富、提供多种外设接口,如网卡、 CPU内置 音频Codec、 ADC、 TF Card、LVDS、RGB、WIFI、 4G等功能接口。
2. 硬件开发平台
开发平台:Linux-5.4
编译器:arm-linux-gnueabi-gcc 7.3.1
USB摄像头
OK113i开发板
实现功能:通过OK113i 飞凌嵌入式开发板,采用USB设备头,通过V4L2框架实现 视频图像采集。创建摄像头图像采集线程,搭建HTTP服务器,固定端口号为8080,建立HTTP长连接,实现网页视频监控。
3.功能实现
1.移植交叉编译器arm-linux-gnueabi-gcc。
2.移植矢量字库freetye。
3.初始化摄像头,通过V4L2驱动框架实现摄像头 编程;
4.创建摄像头采集线程,搭建HTTP服务器,多线程处理http客户端数据请求,建立http长连接;
5.采用互斥锁+条件变量方式实现多线程间资源保护,将摄像头采集图像实时上传至网页端;
4.矢量字库编译与移植
FreeType 库是一个完全免费(开源)的、高质量的且可移植的字体引擎,它提供统一的接口来访问多种字体格式文件,可以非常方便我们开发字体显示相关的程序功能。它支持单色位图、反走样位图的渲染。 FreeType 库是高度模块化的程序库,虽然它是使用 ANSI C开发,但是采用面向对象的思想,因此, FreeType 的用户可以灵活地对它进行裁剪。关于freetype 的详细 信息可以参考 freetype 的官方网站: https://www.freetype.org/来获取更多相关的信息。
- [wbyq@wbyq src_pack]$ tar xvf /mnt/hgfs/ubuntu/software_pack/freetype-2.4.10.tar.bz2
- [wbyq@wbyq src_pack]$ cd freetype-2.4.10/
- [wbyq@wbyq freetype-2.4.10]$ ./configure --prefix=$PWD/_install --host=arm-linux
- [wbyq@wbyq freetype-2.4.10]$ make && make install
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5.V4L2摄像头编程
V4L2 是 Video for linux2 的简称,为 linux 中关于视频设备的内核驱动。在 Linux 中,视频设备是设备文件,可以像访问普通文件一样对其进行读写,摄像头在/dev/video*下,如果只有一个视频设备,通常为/dev/video0。V4L2 是针对 uvc 免驱 usb 设备的编程框架,主要用于采集 usb 摄像头等,编程模式如下:
摄像头初始化示例如下:
- /*
- 摄像头初始化
- 返回值:成功返回摄像头描述符,失败返回负数
- */
- int Video_Init(struct CAMERA *camera)
- {
- int video_fd;
- int i=0;
- /*1.打开设备节点*/
- video_fd=open(VIDEO_DEV,O_RDWR);
- if(video_fd==-1)return -1;
- /*2.设置摄像头格式*/
- struct v4l2_format format;
- memset(&format,0,sizeof(format));
- format.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;//视频捕获格式
- format.fmt.pix.width=800;
- format.fmt.pix.height=480;
- format.fmt.pix.pixelformat=V4L2_PIX_FMT_YUYV;//图像数据格式yuyv
- if(ioctl(video_fd,VIDIOC_S_FMT,&format))return -2;
- printf("图像尺寸:%d * %dn",format.fmt.pix.width,format.fmt.pix.height);
- camera->image_w=format.fmt.pix.width;
- camera->image_h=format.fmt.pix.height;
- /*3.向内核请求缓冲区*/
- struct v4l2_requestbuffers reqbuf;
- memset(&reqbuf,0,sizeof(reqbuf));
- reqbuf.count=4;/*缓冲区个数*/
- reqbuf.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;//视频捕获格式
- reqbuf.memory=V4L2_MEMORY_MMAP;/*内存映射*/
- if(ioctl(video_fd,VIDIOC_REQBUFS,&reqbuf))return -3;
- printf("缓冲区个数:%dn",reqbuf.count);
- /*4.将缓冲区映射到进程空间*/
- struct v4l2_buffer quebuff;
- for(i=0;i< reqbuf.count;i++)
- {
- memset(&quebuff,0,sizeof(quebuff));
- quebuff.index=i;//缓冲区数组下标
- quebuff.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;//视频捕获格式
- quebuff.memory=V4L2_MEMORY_MMAP;/*内存映射*/
- if(ioctl(video_fd,VIDIOC_QUERYBUF,&quebuff))return -4;
- camera- >mamp_buff[i]=mmap(NULL,quebuff.length,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,video_fd,quebuff.m.offset);
- printf("buff[%d]=%pn",i,camera->mamp_buff[i]);
- camera->mmap_size=quebuff.length;
- }
- /*5.将缓冲区添加到采集队列*/
- for(i=0;i< reqbuf.count;i++)
- {
- memset(&quebuff,0,sizeof(quebuff));
- quebuff.index=i;//缓冲区数组下标
- quebuff.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;//视频捕获格式
- quebuff.memory=V4L2_MEMORY_MMAP;/*内存映射*/
- if(ioctl(video_fd,VIDIOC_QBUF,&quebuff))return -5;
- }
- /*6.开启摄像头*/
- int type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;//视频捕获格式
- if(ioctl(video_fd,VIDIOC_STREAMON,&type))return -6;
- return video_fd;
- }
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6.搭建HTTP服务器
HTTP 协议是 Hyper Text Transfer Protocol(超文本传输协议)的缩写,是用于从万维网(WWW:World WideWeb )服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。
HTTP 是基于客户端/服务端(C/S)的架构模型,通过一个可靠的链接来交换信息,是一个无状态的请求/响应协议。一个 HTTP"客户端"是一个应用程序(Web 浏览器或其他任何客户端),通过连接到服务器达到向服务器发送一个或多个 HTTP 的请求的目的。一个 HTTP"服务器"同样也是一个应用程序通过接收客户端的请求并向客户端发送 HTTP 响应数据。HTTP 使用统一资源标识符(Uniform Resource Iden tifiers, URI)来传输数据和建立连接。
HTTP服务器创建示例:
- /*1.创建网络套接字*/
- sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
- if(sockfd==-1)
- {
- printf("创建socket套接字失败n");
- return 0;
- }
- /*允许绑定已使用的端口号*/
- int on = 1;
- setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on));
- /*2.绑定端口号*/
- struct sockaddr_in addr=
- {
- .sin_family=AF_INET,//IPV4
- .sin_port=htons(HTTP_SERVER_PORT),//端口号
- .sin_addr.s_addr=INADDR_ANY,//本地所有IP
- };
- if(bind(sockfd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr)))
- {
- printf("绑定端口号失败n");
- return 0;
- }
- /*设置监听数量*/
- listen(sockfd,100);
- /*等待客户端连接*/
- struct sockaddr_in c_addr;
- socklen_t addrlen=sizeof(c_addr);
- int c_fd;
- int *p;
- while(1)
- {
- c_fd=accept(sockfd, (struct sockaddr *)&c_addr,&addrlen);
- if(c_fd==-1)continue;
- printf("%d 客户端连接成功%s:%dn",c_fd,inet_ntoa(c_addr.sin_addr),ntohs(c_addr.sin_port));
- p=malloc(sizeof(int));
- *p=c_fd;
- pthread_create(&pthid,NULL,pth_work,p);
- pthread_detach(pthid);//设置分离属性
- }
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7.网页视频监控处理
创建摄像头采集线程,将采集的图像进行JPG格式编码,挺添加时间水印信息。摄像头处理线程如下:
- /*摄像头处理函数*/
- void *pth_camera_work(void *arg)
- {
- LCD_Init();//LCD初始化
- video_fd=Video_Init(&camera);//摄像初始化
- if(video_fd< 0)
- {
- printf("摄像头初始化失败res=%dn",video_fd);
- sig_work(2);
- }
- unsigned char *rgb_buff=malloc(camera.image_w*camera.image_h*3);//保存RGB颜色数据
- jpg_buffer=malloc(camera.image_w*camera.image_h*3);//保存JPG图像数据
- if(rgb_buff==NULL || jpg_buffer==NULL)
- {
- close(video_fd);
- sig_work(2);
- }
- if(InitConfig_FreeType("simkai.ttf"))//矢量字库初始化失败
- {
- close(video_fd);
- sig_work(2);
- }
- printf("摄像头开始采集数据n");
- struct v4l2_buffer dqbuff;
- time_t sec;
- struct tm time_s;
- char buff[100];
- wchar_t wcs[200];
- struct ImageDecodingInfo imagedata;
- imagedata.Width=camera.image_w;
- imagedata.Height=camera.image_h;
- while(1)
- {
- memset(&dqbuff,0,sizeof(dqbuff));
- dqbuff.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;//视频捕获格式
- dqbuff.memory=V4L2_MEMORY_MMAP;/*内存映射*/
- if(ioctl(video_fd,VIDIOC_DQBUF,&dqbuff))break;
- //printf("图像数据:mamp_buff[%d]=%pn",dqbuff.index,camera.mamp_buff[dqbuff.index]);
- /*数据处理*/
- sec=time(NULL); //获取系统秒单位时间
- sec-=8*60*60;
- localtime_r(&sec,&time_s);//将秒时间转换为时间结构体
- strftime(buff,sizeof(buff),"%Y/%m/%d %k:%M:%S",&time_s);
- swprintf(wcs,sizeof(wcs),L"时间:%s",buff);
- yuv_to_rgb(camera.mamp_buff[dqbuff.index],rgb_buff,camera.image_w,camera.image_h);
- imagedata.rgb=rgb_buff;
- LCD_DrawText(10,10,35,L"凌嵌入式OK113i",camera.image_w,camera.image_h,rgb_buff);
- LCD_DrawText(350,410,25,L"--基于嵌入式的居家安防报警系统设计",camera.image_w,camera.image_h,rgb_buff);
- LCD_DrawText(10,50,29,wcs,camera.image_w,camera.image_h,rgb_buff);
- LCD_Image(&imagedata);//图像显示
- if(hasr051_stat)//JPG图片保存
- {
- strftime(buff,sizeof(buff),"%Y%m%d%k%M%S",&time_s);
- char file_name[100];
- snprintf(file_name,sizeof(file_name),"photo/%s.jpg",buff);
- //printf("buff=%sn",buff);
- SaveJPGImage(rgb_buff,camera.image_w,camera.image_h,file_name);//保存JPG图片
- }
- pthread_mutex_lock(&fastmutex);//互斥锁上锁
- jpg_image_size=rgb_to_jpeg(camera.image_w,camera.image_h,camera.image_w*camera.image_h*3,rgb_buff,jpg_buffer,80);
- pthread_cond_broadcast(&cond);//广播唤醒所有线程
- pthread_mutex_unlock(&fastmutex);//互斥锁上锁
- if(ioctl(video_fd,VIDIOC_QBUF,&dqbuff))break ;/*将缓冲区添加回采集队列*/
- }
- close(video_fd);
- free(rgb_buff);
- exit(0);
- }
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8.运行效果
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