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小伍

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【OpenHarmony样例】基于Hi3516开发板开发的智能相机

一. 概述
本Demo是基于Hi3516开发板，使用开源OpenHarmony3.0-LTS开发的应用。通过获取摄像头数据，实现预览拍照以及路视频等功能。并且通过后台AI服务识别唤醒词来进行语音控制拍照及录视频。

1. 应用运行效果图：
 1.png

此为相机的预览界面。

2.  智能相机使用示意图
2.png
如上图所示，用户对着相机说对应的唤醒此，相机收集到对应的音频，经过AI服务识别对应的文字，最后传到相机进行对应的操作。

二.  快速上手

1. 开发环境准备硬件准备

1）预装windows系统的PC机
2）Hi3516DV300 IoT Camera开发板
3）USB转串口线、网线（Windows工作台通过USB转串口线、网线与Hi3516DV300 开发板连接）
其中Hi3516开发板介绍参照文档：Hi3516开发板介绍

Linux编译服务器基础环境准备
开发基础环境由windows 工作台和Linux 编译服务器组成。windows 工作台可以通过samba 服务或ssh 方式访问Linux编译服务器。其中windows 工作台用来烧录和代码编辑，Linux编译服务器用来编译OpenHarmony代码，为了简化步骤，Linux编译服务器推荐安装Ubuntu20.04。

安装和配置Python
  • 打开Linux终端。
  • 输入如下命令，查看python版本号，需要使用python3.7以上版本,否则参考 系统基础环境搭建。
    1. <font size="4">python3 --version</font>

  • 安装并升级Python包管理工具（pip3）。
    1. <font size="4">sudo apt-get install python3-setuptools python3-pip -y
    2. sudo pip3 install --upgrade pip</font>

安装LLVM
  • 下载LLVM工具。
  • 解压LLVM安装包至~/llvm路径下。
    1. <font size="4">tar -zxvf llvm.tar -C ~/</font>

  • 设置环境变量。
    1. <font size="4">vim ~/.bashrc</font>
    将以下命令拷贝到.bashrc文件的最后一行，保存并退出。
    1. <font size="4">export PATH=~/llvm/bin:$PATH</font>

  • 使环境变量生效。
    1. <font size="4">source ~/.bashrc</font>

安装hb
  • 运行如下命令安装hb。
    1. <font size="4">python3 -m pip install --user ohos-build</font>

  • 设置环境变量。
    1. <font size="4">vim ~/.bashrc</font>
    将以下命令拷贝到.bashrc文件的最后一行，保存并退出。
    1. <font size="4">export PATH=~/.local/bin:$PATH</font>
    执行如下命令更新环境变量。
    1. <font size="4">source ~/.bashrc</font>

  • 执行"hb -h"，有打印以下信息即表示安装成功。
    1. <font size="4">usage: hb

    3. OHOS build system

    5. positional arguments:
    6.   {build,set,env,clean}
    7.     build               Build source code
    8.     set                 OHOS build settings
    9.     env                 Show OHOS build env
    10.     clean               Clean output

    12. optional arguments:
    13.   -h, --help            show this help message and exit</font>

Hi3516开发环境准备将Linux shell改为bash查看shell是否为bash，在终端运行如下命令
  1. <font size="4">ls -l /bin/sh</font>
如果显示为“/bin/sh -> bash”则为正常，否则请按以下方式修改：
  1. <font size="4">sudo rm -rf /bin/sh
  2. sudo ln -s /bin/bash /bin/sh</font>
安装编译依赖基础软件（仅Ubuntu 20+需要）
  1. <font size="4">sudo apt-get install build-essential && sudo apt-get install gcc && sudo apt-get install g++ && sudo apt-get install make && sudo apt-get install zlib* && sudo apt-get install libffi-dev</font>
安装文件打包工具
  • 打开Linux编译服务器终端。
  • 运行如下命令，安装dosfstools。
    1. <font size="4">sudo apt-get install dosfstools</font>

  • 运行如下命令，安装mtools。
    1. <font size="4">sudo apt-get install mtools</font>

  • 运行如下命令，安装mtd-utils。
    1. <font size="4">sudo apt-get install mtd-utils</font>

安装hc-gen
  • 打开Linux编译服务器终端。
  • 下载hc-gen工具。点击下载地址下载。
  • 解压hc-gen安装包到Linux服务器~/hc-gen路径下。
    1. <font size="4">tar -xvf hc-gen-0.65-linux.tar -C ~/</font>

  • 设置环境变量。
    1. <font size="4">vim ~/.bashrc</font>
    将以下命令拷贝到.bashrc文件的最后一行，保存并退出。
    1. <font size="4">export PATH=~/hc-gen:$PATH</font>

  • 使环境变量生效。
    1. <font size="4">source ~/.bashrc</font>

安装Java 虚拟机环境
  • 打开Linux编译服务器终端。
  • 安装Java运行时环境（JRE）。
    1. <font size="4">sudo apt-get install default-jre</font>

  • 安装Java sdk开发工具包。
    1. <font size="4">sudo apt-get install default-jdk</font>

PS:
​        java虚拟机是应用签名打包时才会用到的，SDK中默认的3个系统应用是需要签名打包，所以需要安装java虚拟机，没有安装的话，应用签名打包时会报如下错误：
3.png

如果不涉及到应用的签名打包，可以不用安装此环境。


源码下载&&编译准备
环境搭完后，就该准备代码了。
OpenHarmony源码下载方法多种多样，本文重点介绍linux + repo方式下载。
下载repo
  1. <font size="4">#curl https://gitee.com/oschina/repo/raw/fork_flow/repo-py3 > /usr/local/bin/repo
  2. #chmod a+x /usr/local/bin/repo
  3. #pip3 install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple requests</font>
下载OpenHarmony源码
  1. <font size="4">#特别注意：请下载OpenHarmony 3.0 LTS 版本，后续会更新支持OpenHarmony其他版本
  2. #repo init -u git@gitee.com:openharmony/manifest.git -b OpenHarmony-3.0-LTS --no-repo-verify
  3. #repo sync -c
  4. #repo forall -c 'git lfs pull'</font>
下载智能相机代码

具体仓库地址: knowledge_demo_smart_home
通过git命令下载(方便后期代码上传管理，建议先将仓库fork到自己账号目录，然后再下载)：
  1. <font size="4">git clone git@gitee.com:xxxxxxx/knowledge_demo_smart_home.git

  3. 其中xxxxxxx为fork后相关账号名字。</font>
代码拷贝

a. 在OpenHarmony的vendor目录下新建一个team_x的目录：
  1. <font size="4">mkdir vendor/team_x</font>


4.png
b. 将下载的智能中控屏代码的代码拷贝到新建的team_x下面：
  1. <font size="4">cp -rf ../knowledge_demo_smart_home/dev/team_x/smart_camera/ vendor/team_x/</font>
5.png
6.png
到此，代码就准备完成，可以进行编译了。

2. 代码编译代码目录结构​        
在编译代码前，可以先了解一下代码目录结构,我们的demo主要包含2个部分，一个是相机(demo_cameraApp)，负责相机相关功能，其次就是AI语音识别服务(demo_keyword_spotting),否则语音是采集以及识别。
demo_cameraApp 代码目录结构:
  1. <font size="4">|—— BUILD.gn                                                        // 编译脚本
  2. |—— resources                                                        // 资源文件
  3. |—— config.json                                                        // 安装包所需要的json文件
  4. |—— include
  5. |        |—— smart_camera_ability.h                        // 入口类的头文件
  6. |        |—— smart_camera_ability_slice.h        // 相机页面类定义的头文件
  7. |        |—— camera_manager.h                                // 相机功能封装类的头文件
  8. |        |—— event_listener.h                                // 监听事件类的头文件
  9. |        |—— server_socket.h                                        // socket 服务相关接口的头文件
  10. |        |__ ui_config.h                                                // 相机UI相关宏定义的头文件
  11. |
  12. |__ src
  13.         |—— smart_camera_ability.cpp
  14.         |—— smart_camera_ability_slice.cpp        // 相机页面相关实现
  15.         |—— camera_manager.cpp                                // 相机功能封装类的实现
  16.         |__ server_socket.c                                        // socket 服务相关接口的实现,主要用来接收ai识别后的结果</font>
demo_keyword_spotting 代码目录结构:
  1. <font size="4">|—— BUILD.gn                                                        // 编译脚本
  2. |—— kws_app.cpp                                                        // 应用入口
  3. |—— kws_manager.cpp                                                // 语音识别管理相关实现
  4. |—— kws_manager.h                                                // 语音识别管理头文件
  5. |—— audio_cache.cpp                                                // 语音采集相关实现
  6. |—— audio_cache.h                                                // 语音采集头文件
  7. |—— client_socket.c                                                // socket 服务相关接口的实现,主要用来发送识别后的结果
  8. |__ client_socket.h                                                // socket 服务相关接口的头文件</font>
特别说明：  AI语音识别服务是一个后台服务应用，因此我们需要通过设置让它自启动，配置文件如下
  1. <font size="4">vendor/team_x/smart_camera/init_configs/init_liteos_a_3516dv300.cfg</font>
具体修改步骤：
  • 在services服务模块最后添加以下代码
  1. <font size="4">"services" : [
  2.         .
  3.         .
  4.         .
  5.         {
  6.                 "name" : "kws_app",
  7.                 "path" : ["/bin/smart_kws_app"],
  8.                 "uid" : 2,
  9.                 "gid" : 2,
  10.                 "once" : 0,
  11.                 "importance" : 0,
  12.                 "caps" : []
  13.         }
  14. ]</font>
在jobs模块中找到"name" : "post-init",在"cmd"的最后加上”start kws_app“
  1. <font size="4"> {
  2.         "name" : "post-init",
  3.         "cmds" : [
  4.                 .
  5.                 .
  6.                 .
  7.                 "start kws_app"
  8.         ]
  9. }</font>
代码编译​        

源码和环境准备完后，接下来就是编译，编译涉及的指令有2条，hb set和hb build -f 。
hb set         --         设置工程目录和选择对应的目标，通过键盘的上下键来选择。
7.png
hb build -f  -- 开始全量编译。（hb build 为增量编译）
8.png
编译完后会生成对应整个系统固件(u-boot-hi3516dv300.bin,OHOS_Image.bin, rootfs_vfat.img, userfs_vfat.img)以及我们应用对应的so文件。
其中u-boot-hi3516dv300.bin在device/hisilicon/hispark_taurus/sdk_liteos/uboot/out/boot/：
9.png
OHOS_Image.bin, rootfs_vfat.img,以及userfs_vfat.img在out目录下：
10.png
对应的libsmart_camera.so在out/hispark_taurus/smart_camera/usr/lib/ 目录下：
11.png
AI服务可执行程序在out/hispark_taurus/smart_camera/bin/  目录下:
12.png
以下表格为所有生成的固件及对应的位置：
生产固件及应用文件的名称对应文件路径文件说明
u-boot-hi3516dv300.bindevice/hisilicon/hispark_taurus/sdk_liteos/uboot/out/boot/系统启动引导程序
OHOS_Image.binout/hispark_taurus/smart_camera/系统内核固件
rootfs_vfat.imgout/hispark_taurus/smart_camera/文件系统
userfs_vfat.imgout/hispark_taurus/smart_camera/用户数据分区
libsmart_camera.soout/hispark_taurus/smart_camera/libs/usr/智能相机应用的库文件
smart_kws_appout/hispark_taurus/smart_camera/bin/ai语音识别服务执行程序

3. 固件烧录烧录工具选择​        

固件编译完后，是需要烧录到单板的。这里我们用的是HiTool工具烧录的。(HiTool工具下载地址:HiHope官网)
烧录步骤​        

打开HiTool工具，如下图：
13.png
烧写步骤按照图中标注即可。点击烧入后，烧录工具会提示重新上电，此时重启单板即可。
14.png
烧录结果

烧录成功后，会弹出如下提示，单板也会自行启动。
15.png
烧录失败的话需要根据失败提示查找一下原因。一般情况需要检查一下串口是否连接正常，网线是否正确插入，IP是否选择正常等。
16.png

查看IP的方法：当单板上电后并正确插入网线后，点击工具上刷新按钮，此时单板IP会自动添加到服务器IP列表中。

IDE烧录
另外，OpenHarmony官网有提供一种通过IDE来烧录的，具体烧录步骤请参考文档：3516上快速运行Hello OHOS。

特别说明

如果是第一次烧录程序的话，单板在启动的时候需要设置bootargs，否则不能正常启动。单板第一次启动会停在hisilicon界面：
17.png
我们需要输入以下指令：
  1. <font size="4">setenv bootcmd "mmc read 0x0 0x80000000 0x800 0x4800; go 0x80000000";
  2. setenv bootargs "console=ttyAMA0,115200n8 root=emmc fstype=vfat rootaddr=10M rootsize=20M rw";
  3. saveenv
  4. reset</font>
18.png
到此，烧录已经完成，设备也正常启动。


4. 应用安装打包应用​        

本demo是以安装包的形式安装到系统中启动运行的。因此，在安装应用前，需要将应用打包成安装包。
19.png
将编译好的libsmart_camera.so文件与工程目录下的res以及config.json文件通过压缩打包成zip格式(三个文件直接压缩，不能压缩文件夹)，并将后缀名改为hap(smart_camera.hap)。

挂载NFS​         

应用打包后，我们是通过NFS方式将单板挂载到本地，通过相关的指令来安装的，NFS挂载方法参照社区文章：Hi3516通过NFS挂载方式与Windows共享文件。
20.png
安装​         

通过nfs是单板连接到本地电脑后，我们可以通过bm安装指令进行安装。bm 安装工具在系统编译完后会自动生成，路径在:
out/hispark_taurus/smart_camera/dev_tools/bin/
21.png
由于bm默认安装的应用为已经签名的应用，所以我们在安装前需要先将签名去掉。
  1. <font size="4">bm set -s disable                                // 去签名
  2.         bm install -p filename                        // 安装应用filename， filename需要指定路径</font>
22.png
安装完后桌面会显示对应应用的ICON，直接点击ICON即可以启动相机的应用。
​
5. 使用指南
23.gif
  • 由于本demo涉及到摄像头的读写，故需要申请了相关的权限。在使用本demo前需要在setting中打开对应的权限。具体操作：
​       点击 setting-->应用-->smart_camera，然后将所有权限打开。
  • 本demo带有相机的所有功能，包含预览，拍照，录像以及跳转到图库查看对应拍的图片和录制的视频。
  • 本demo最主要的功能是语音控制相机，需要对准板子上的mic风说唤醒词，目前支持2个唤醒词(Hi,xiaowen以及Nihao,wenwen)，分别对应控制相机的拍照以及录像功能。

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