RV1106上Alpine系统使用摄像头

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前言说明

  1. 我测试的硬件设备是：SoloLinker-A V1版本 RV1106G3 256M内存 8G储存EMMC 和 SoloLinker-A V2版本 RV1106G2 128M内存 128储存NAND

  2. 运行系统用的是：RV1106-SOLOLINKER-EMMC_WIFI_ALPINE-240407

  3. 测试的屏幕及摄像头：大显伟业4.0寸RGB屏，单目摄像头：GC2093

  4. 如果系统没装软件可：apk add v4l-utils ffmpeg ffplay （ffmpeg需要空间稍大，NAND的128M注意是否够）

准备工作

  1. 列出所有V4L2设备，找到所需设备
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Alpine:~# v4l2-ctl --list-devices
rkisp-statistics (platform: rkisp):
        /dev/video19
        /dev/video20

rkcif-mipi-lvds (platform:rkcif):
        /dev/media0

rkcif (platform:rkcif-mipi-lvds):
        /dev/video0
        /dev/video1
        /dev/video2
        /dev/video3
        /dev/video4
        /dev/video5
        /dev/video6
        /dev/video7
        /dev/video8
        /dev/video9
        /dev/video10

rkisp_mainpath (platform:rkisp-vir0):
        /dev/video11
        /dev/video12
        /dev/video13
        /dev/video14
        /dev/video15
        /dev/video16
        /dev/video17
        /dev/video18
        /dev/media1

Alpine:~#

# 我目前使用的是单目摄像头，可以看到 rkisp-vir0 下 /dev/media1 对应 /dev/video11
# 如果你使用的是双目摄像头，应该会有 rkisp-vir2 下 /dev/media2 之类的
# 双目摄像头可能还需要修改DTS：https://wiki.t-firefly.com/Core-3566JD4/driver_camera.html

  1. 确认media1所属video*节点
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# 根据如下输出可知它所属节点是：/dev/video11 

Alpine:~# media-ctl -p -d /dev/media1 -e rkisp_mainpath
Media controller API version 5.10.160

Media device information
------------------------
driver          rkisp-vir0
model           rkisp0
serial
bus info
hw revision     0x0
driver version  5.10.160

- entity 6: rkisp_mainpath (1 pad, 1 link)
            type Node subtype V4L flags 0
            device node name /dev/video11
        pad0: Sink
                <- "rkisp-isp-subdev":2 [ENABLED]

Alpine:~#


# 下面命令分别显示RKISP的MP及SP节点的设备路径，它们都能输出图像
Alpine:~# media-ctl -d /dev/media1 -e "rkisp_mainpath"
/dev/video11
Alpine:~# media-ctl -d /dev/media1 -e "rkisp_selfpath"
/dev/video12
Alpine:~#

  1. 列出该摄像头支持的格式
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# 根据如下可知RKISP的MP节点支持：UYVY NV16 NV61 NV21 NV12 NM21 NM12
# 而RKISP的SP节点比其多支持几个：UYVY NV16 NV61 NV21 NV12 NM21 NM12 GREY XR24 RGBP

Alpine:~# v4l2-ctl --list-formats-ext -d /dev/video11
ioctl: VIDIOC_ENUM_FMT
        Type: Video Capture Multiplanar

        [0]: 'UYVY' (UYVY 4:2:2)
                Size: Stepwise 32x32 - 1920x1080 with step 8/8
        [1]: 'NV16' (Y/CbCr 4:2:2)
                Size: Stepwise 32x32 - 1920x1080 with step 8/8
        [2]: 'NV61' (Y/CrCb 4:2:2)
                Size: Stepwise 32x32 - 1920x1080 with step 8/8
        [3]: 'NV21' (Y/CrCb 4:2:0)
                Size: Stepwise 32x32 - 1920x1080 with step 8/8
        [4]: 'NV12' (Y/CbCr 4:2:0)
                Size: Stepwise 32x32 - 1920x1080 with step 8/8
        [5]: 'NM21' (Y/CrCb 4:2:0 (N-C))
                Size: Stepwise 32x32 - 1920x1080 with step 8/8
        [6]: 'NM12' (Y/CbCr 4:2:0 (N-C))
                Size: Stepwise 32x32 - 1920x1080 with step 8/8

Alpine:~# v4l2-ctl --list-formats-ext -d /dev/video12
ioctl: VIDIOC_ENUM_FMT
        Type: Video Capture Multiplanar

        [0]: 'UYVY' (UYVY 4:2:2)
                Size: Stepwise 32x32 - 1920x1080 with step 8/8
        [1]: 'NV16' (Y/CbCr 4:2:2)
                Size: Stepwise 32x32 - 1920x1080 with step 8/8
        [2]: 'NV61' (Y/CrCb 4:2:2)
                Size: Stepwise 32x32 - 1920x1080 with step 8/8
        [3]: 'NV21' (Y/CrCb 4:2:0)
                Size: Stepwise 32x32 - 1920x1080 with step 8/8
        [4]: 'NV12' (Y/CbCr 4:2:0)
                Size: Stepwise 32x32 - 1920x1080 with step 8/8
        [5]: 'NM21' (Y/CrCb 4:2:0 (N-C))
                Size: Stepwise 32x32 - 1920x1080 with step 8/8
        [6]: 'NM12' (Y/CbCr 4:2:0 (N-C))
                Size: Stepwise 32x32 - 1920x1080 with step 8/8
        [7]: 'GREY' (8-bit Greyscale)
                Size: Stepwise 32x32 - 1920x1080 with step 8/8
        [8]: 'XR24' (32-bit BGRX 8-8-8-8)
                Size: Stepwise 32x32 - 1920x1080 with step 8/8
        [9]: 'RGBP' (16-bit RGB 5-6-5)
                Size: Stepwise 32x32 - 1920x1080 with step 8/8
Alpine:~#


  1. 也可直接获取指定设备的所有信息
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Alpine:~# v4l2-ctl --all --device /dev/video11
Driver Info:
        Driver name      : rkisp_v7
        Card type        : rkisp_mainpath
        Bus info         : platform:rkisp-vir0
        Driver version   : 2.2.2
        Capabilities     : 0x84201000
                Video Capture Multiplanar
                Streaming
                Extended Pix Format
                Device Capabilities
        Device Caps      : 0x04201000
                Video Capture Multiplanar
                Streaming
                Extended Pix Format
Priority: 2
Format Video Capture Multiplanar:
        Width/Height      : 1920/1080
        Pixel Format      : 'NV12' (Y/CbCr 4:2:0)
        Field             : None
        Number of planes  : 1
        Flags             :
        Colorspace        : Default
        Transfer Function : Default
        YCbCr/HSV Encoding: Default
        Quantization      : Full Range
        Plane 0           :
           Bytes per Line : 1920
           Size Image     : 3110400
Selection Video Capture: crop, Left 0, Top 0, Width 1920, Height 1080, Flags:
Selection Video Capture: crop_bounds, Left 0, Top 0, Width 1920, Height 1080, Flags:
Selection Video Output: crop, Left 0, Top 0, Width 1920, Height 1080, Flags:
Selection Video Output: crop_bounds, Left 0, Top 0, Width 1920, Height 1080, Flags:

Image Processing Controls

                     pixel_rate 0x009f0902 (int64)  : min=0 max=1000000000 step=1 default=1000000000 value=237600000 flags=read-only, volatile
Alpine:~#

可调参数

  1. 查看支持的参数
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# 查看驱动支持的设置参数和取值范围以及当前值
Alpine:~# v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 -L

User Controls

                       exposure 0x00980911 (int)    : min=1 max=1121 step=1 default=1120 value=400
                horizontal_flip 0x00980914 (bool)   : default=0 value=1
                  vertical_flip 0x00980915 (bool)   : default=0 value=1

Image Source Controls

              vertical_blanking 0x009e0901 (int)    : min=45 max=15303 step=1 default=45 value=45
            horizontal_blanking 0x009e0902 (int)    : min=280 max=280 step=1 default=280 value=280 flags=read-only
                  analogue_gain 0x009e0903 (int)    : min=64 max=8192 step=1 default=64 value=64

Image Processing Controls

                 link_frequency 0x009f0901 (intmenu): min=0 max=1 default=0 value=0 (297000000 0x11b3dc40)
                                0: 297000000 (0x11b3dc40)
                                1: 396000000 (0x179a7b00)
                     pixel_rate 0x009f0902 (int64)  : min=0 max=316800000 step=1 default=237600000 value=237600000 flags=read-only
Alpine:~#

  1. 从上可知可以调节的参数为
参数 说明
exposure 曝光时间，单位是微秒。通过适当调节曝光时间可以改变图像的亮度
horizontal_flip 水平翻转开关，0 表示关闭，1 表示开启
vertical_flip 垂直翻转开关，0 表示关闭，1 表示开启
vertical_blanking 垂直消隐时间，单位为行数
horizontal_blanking 水平消隐时间，单位为像素数
analogue_gain 模拟增益控制，可以通过调节该参数来改变图像的亮度
link_frequency 接口频率，影响传输速率，根据不同的频率可以选择不同的传输速率
pixel_rate 像素速率，用于表示相机输出图像的数据传输速率
  1. 调节参数（重启恢复默认）
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#关闭帧压缩
echo 0 > /sys/devices/platform/rkcif-mipi-lvds/compact_test

# 增加曝光度
v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl=exposure=1120

# 显示的图像旋转90度
v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl=horizontal_flip=1
v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl=vertical_flip=1

# 设置显示图像的亮度
v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev2 --set-ctrl 'exposure=1120,analogue_gain=500'

操作摄像头

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# 帧率测试
v4l2-ctl -d /dev/video11 --set-fmt-video=width=1920,height=1080,pixelformat='NV12' --stream-mmap=3 --stream-poll

# 抓取video0的GB10帧
v4l2-ctl -d /dev/video0 --set-fmt-video=width=1920,height=1080,pixelformat='GB10' --stream-mmap=4 --stream-skip=3 --stream-to=/tmp/GB10.raw --stream-count=1 --stream-poll

# 抓取video11的NV12帧
v4l2-ctl -d /dev/video11 --set-fmt-video=width=1920,height=1080,pixelformat='NV12' --stream-mmap=4 --stream-skip=3 --stream-to=/tmp/NV12.yuv --stream-count=1 --stream-poll

# PC上播放抓取的帧
ffplay -f rawvideo -video_size 1920x1080 -pixel_format nv12 /tmp/NV12.yuv

# 将yuv图像转为jpg文件，这样就可以在PC上正常查看了
ffmpeg -pix_fmt nv12 -s 1920x1080 -i /tmp/NV12.yuv /tmp/result.jpg


# 视频录制
v4l2-ctl -d /dev/video11 --set-fmt-video=width=480,height=480,pixelformat='NV12' --stream-mmap --stream-to=/root/video.yuv --stream-count=60

# 转换格式为mp4
ffmpeg -f rawvideo -pixel_format nv12 -video_size 480x480 -framerate 30 -i video.yuv -c:v libx264 output.mp4

# 在LCD中播放
ffmpeg -pix_fmt bgra -vf scale=480:480 -f fbdev /dev/fb0 -i output.mp4

常用命令参数

  1. V4L2命令参数
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v4l2-ctl -d /dev/video11 --set-fmt-video=width=1920,height=1080,pixelformat='NV12' \
--stream-mmap=4 --stream-skip=3 --stream-to=/tmp/NV12.yuv --stream-count=1 --stream-poll

-d			# 摄像头对应设备文件
--set-fmt-video		# 根据上面查询到的信息指定摄像头图像格式，这里我们选择NV12格式，分辨率为1920x1080
--stream-mmap		# 使用mmap方式获取摄像头图像数据，也就是说，摄像头图像数据会被映射到用户空间，用户空间可以直接访问摄像头图像数据。
--stream-to		# 指定帧数据保存的文件路径
--stream-skip		# 指定丢弃(不保存到文件)前几帧
--stream-count		# 指定抓取的帧数，不包括--stream-skip丢弃的数量
--stream-poll		# 采用异步IO

其他参数
--set-selection，指定对输入图像进行裁剪。特别是当RKISP1的前级大小发生变化时要保证selection不大于前级输出大小。RKCIF的裁剪则是通过--set-crop参数设置的
--stream-poll，该选项指示v4l2-ctl采用异步IO，即在dqbuf前先用select等等帧数据完成，从而保证dqbuf不阻塞。否则dqbuf将会阻塞直到有数据帧到来

  1. ffplay命令选项
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# 基本格式： ffplay [选项] [‘输入文件’]

-x width 				# 强制显示宽带
-y height 				# 强制显示高度
-video_size size 			# 设置帧尺寸 设置帧尺寸大小。
	# 适用于类似原始YUV等没有包含帧大小(WxH)的视频。
	# 例如：ffplay -pixel_format yuv420p -video_size 320x240 -framerate 5 yuv420p_320x240.yuv

-pixel_format format 			# 设置像素格式
-volume vol 				# 设置起始音量。音量范围[0 ~100]
-window_title title 			# 设置窗口标题（默认为输入文件名）
-loop number 				# 设置播放循环次数
-showmode mode 				# 设置显示模式，可用的模式值：0 显示视频，1 显示音频波形，2 显示音频频谱。缺省为0，如果视频不存在则自动选择2
-vf filtergraph 			# 设置视频滤镜
-af filtergraph 			# 设置音频滤镜
-f fmt 					# 强制使用设置的格式进行解析。比如-f s16le 

-fs 					# 以全屏模式启动
-an					# 禁用音频（不播放声音）
-vn 					# 禁用视频（不播放视频）
-sn 					# 禁用字幕（不显示字幕）
-nodisp 				# 关闭图形化显示窗口，视频将不显示
-noborder 				# 无边框窗口

-t duration 				# 设置播放视频/音频长度，时间单位如 -ss选项
-ss pos 				# 跳转到指定的位置，注意时间单位：
	# 比如：'55' 55 seconds, '12:03:45' ,12 hours, 03 minutes and 45 seconds, '23.189' 23.189 second

-bytes 					# 按字节进行跳转（0=off 1=on -1=auto）。
-seek_interval interval 		# 自定义左/右键定位拖动间隔（以秒为单位），默认值为10秒（代码没有看到实现）

# PC上显示图片例子：ffplay -f rawvideo -pixel_format nv12 -video_size 480x480 /tmp/nv12.yuv

  1. ffmpeg部分参数
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-f <format>		# 指定格式，-i之前指示输入文件格式，-i之后指定输出文件格式。eg. mpegts(普通文件), v4l2, x11grab, alsa
-i <filename>		# 指定输入文件名。eg. abc.mp4，/dev/video0（摄像头），:0.0（屏幕的(0,0)偏移处），pulse（麦克风）
-ss xxx			# 从指定时间开始（秒）（输入为普通文件时常用）
-t xxx			# 指定时长（秒）（输入为普通文件时常用）
-re			# 按照帧率发送，作为推流工具时需要加入此参数，否则按最高速率不停发送
-map 0:0		# map本身指代一路输出流（后方跟输出文件），指示第0个输入的第0个stream（可通过ffprobe查看）
-y			# 覆盖已有输出文件
-fs <limit_size>	# 设置大小上限

显示到屏幕

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# 分别提供命令gst-launch-1.0和参数fbdevsink及v4l2src的支持
apk add gstreamer-tools gst-plugins-bad gst-plugins-good

# 在LCD屏幕上显示雪花测试
gst-launch-1.0 videotestsrc pattern=snow ! fbdevsink

# 在LCD屏幕上实时显示摄像头内容
gst-launch-1.0 v4l2src device=/dev/video11 ! video/x-raw,format=NV12,width=480,height=480 ! videoconvert ! fbdevsink

# 由于摄像头输出YUV格式的图形，但是FB又只能接受RGB格式的图像，所以中间接入了一个convert环节
# 这里从NV21(YUV的一种排列格式), 经过convertor转换后变成了RGB格式，这个时候FB就可以正常显示了


其他程序推流

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# Alpine下编译支持NV12的ustreamer
date -s "2024-04-09 15:48:00"		# 设置下时间，不然老是警告
apk add git file gcc make libc-dev libevent-dev libjpeg-turbo-dev libbsd-dev libmd-dev

git clone -b rk3588-b https://github.com/Vincent056/ustreamer.git
cd ustreamer && make

Alpine:~/ustreamer# ldd src/ustreamer.bin
        /lib/ld-musl-armhf.so.1 (0xa6f46000)
        libjpeg.so.8 => /usr/lib/libjpeg.so.8 (0xa6e7b000)
        libevent-2.1.so.7 => /usr/lib/libevent-2.1.so.7 (0xa6e32000)
        libevent_pthreads-2.1.so.7 => /usr/lib/libevent_pthreads-2.1.so.7 (0xa6e2f000)
        libbsd.so.0 => /usr/lib/libbsd.so.0 (0xa6e1f000)
        libc.musl-armhf.so.1 => /lib/ld-musl-armhf.so.1 (0xa6f46000)
        libmd.so.0 => /usr/lib/libmd.so.0 (0xa6e12000)
Alpine:~/ustreamer# ldd src/ustreamer-dump.bin
        /lib/ld-musl-armhf.so.1 (0xa6e92000)
        libjpeg.so.8 => /usr/lib/libjpeg.so.8 (0xa6e1e000)
        libc.musl-armhf.so.1 => /lib/ld-musl-armhf.so.1 (0xa6e92000)
Alpine:~/ustreamer/src#


# 静态编译（可以移动到其他系统使用，现在除去这些依赖）
apk add git file gcc make libc-dev libevent-static libjpeg-turbo-static libbsd-static libmd-dev

# 修改 ustreamer/src/Makefile 内容
_LDFLAGS = $(LDFLAGS) -static
_COMMON_LIBS = -l:libm.a -l:libjpeg.a -l:libpthread.a -l:librt.a
_USTR_LIBS = $(_COMMON_LIBS) -l:libevent.a -l:libevent_pthreads.a -l:libbsd.a -l:libmd.a

Alpine:~/ustreamer# ldd src/ustreamer.bin
/lib/ld-musl-armhf.so.1: src/ustreamer.bin: Not a valid dynamic program
Alpine:~/ustreamer# file src/ustreamer.bin
src/ustreamer.bin: ELF 32-bit LSB executable, ARM, EABI5 version 1 (SYSV), statically linked, BuildID[sha1]=ea1690bfc3227241690d061787e31c9a0004c88f, with debug_info, not stripped
Alpine:~/ustreamer#


# 软件ustreamer的使用
ustreamer --host=0.0.0.0 --port=80 --device=/dev/video11 --quality=80 --resolution=480x480