嵌入式项目实战——基于QT的视频监控系统设计（四）

嵌入式项目实战——基于QT的视频监控系统设计（四）

进入到五一假期的第四天，通过前三天的分享，相信你应该已经掌握了QT的基本使用、UDP网络编程、v4l2视频处理模块、多线程编程等基本的知识点。其实昨天我们就已经完成了视频监控的功能，只不过功能不够完善，上位机软件界面不够美观和实用，今天呢，我想把这个嵌入式实战项目的最后一点工作留给你们来做，软件界面设计的主动权交给你们。下面我只对这个项目所涉及的知识点做最后梳理。

包含的知识点：

开发板：开发板的内核，设备节点，服务器网络通信程序，多线程编程，Linux操作系统的基本操作，文件系统挂载。

摄像头：v4l2的常用函数，lcd操作，Framebuffer模块。

QT：Qt的基本使用，信号与槽，界面设计，与开发板的通信，QUdpSocket常用函数。

项目开发流程：

预期目标：桌面APP能够实时查看摄像头采集到的画面。并能捕捉某一时刻的画面。

整体实现方式：桌面APP实现与ARM开发板通信，开发板读取摄像头采集的数据，并保存在内核，APP通过QUdpSocket与开发板建立连接，ARM开发板接收APP的指令信息之后（recvfrom函数）通过UDP网络通信将采集到的图像画面传输给APP上显示（sendto）。

APP界面基于Qt来开发。

开发板采集摄像头数据基于v4l2视频处理模块。

开发板采集摄像头数据并发送数据给App(服务器程序)：

使用的开发板相关知识：

使用的linux开发板是GEC6818开发平台，搭载三星Cortex-A53（CPU架构）系列高性能八核处理器S5P6818。支持嵌入式Linux和Android操作系统的驱动、应用开发。

STM32MP157开发板内核架构是Cortex-A7和M4，支持Linux操作系统开发和单片机开发。

采集摄像头数据涉及的知识点：LCD画图，Framebuffer模块。

Framebuffer模块：在Linux系统中通过Framebuffer驱动程序来控制LCD，Freambuffer就是一块内存，里面保存着一帧图像

简单介绍LCD的操作原理：

① 驱动程序设置好LCD控制器：

根据LCD的参数设置LCD控制器的时序、信号极性；

根据LCD分辨率、BPP分配Framebuffer。

② APP使用ioctl获得LCD分辨率、BPP

③ APP通过mmap映射Framebuffer，在Framebuffer中写入数据

v4l2视频处理模块：常用的函数

v4l2介绍：video for Linux的简称，是Linux视频处理模块的最新标准代码，相机捕捉到光线通过视频芯片处理，编码成JPG/MJPG/YUV格式输出，通过v4l2与相机进行通信，设置或获取他们的参数。

linux_v4l2_device_init("/dev/video7");//利用v4l2初始化摄像头设备；
linux_v4l2_start_capturing();//启动摄像头
linus_v4l2_get_frame(&framebuf);//获取摄像头数据，并存放在freambuf中
lcd_dram_jpg(80, 0, BULL, framebuf.buf, framebuf.length, 0);//在LCD上显示图像
linux_v4l2_stop_capturing();//停止摄像头
linux_v4l2_device_uinit();//卸载摄像头

开发板Udp网络通信传输数据：

int Socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);//指定协议族AF_INET/PF_INET,SOCK_DGRAM/SOCK_STREAM使用数据包传输还是字节流传输
struct sockaddr_in address;//IPv4的地址结构体，之后给地址结构体赋值
address.sin_family = AF_INET;//指定使用的地址族
address.sin_port = htons(port);//指定感兴趣的端口号，并要转换成网络字节序
inet_pton(AF_INET, ip, &address.sin_addr);//将ip地址转换成网络字节序，赋值给sin_addr
int ret = bind(Socket_fd, (struct sockaddr*)&address, sizeof(address));//将ip地址和感兴趣的port关联到创建的udp传输描述符
ret = listen(Socket_fd, backlog);//监听是否有连接，backlog为连接的最大数
//这里的recvfrom()和sendto是Udp传输专用的API函数。
recvfrom(Socket_fd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&send_addr, &addrlen);//将接收到数据存放在buf中， 并将对方的ip地址和port端口号存储在send_addr结构体中。
sendto(Socket_fd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&send_addr, &addrlen);//将数据buf发送给地址和端口号为send_addr的机器上。
//TCP数据读写函数
ssize_t recv(socketfd, buf, sizeof(buf), 0);
ssize_t send(socketfd, buf, sizeof(buf), 0);
//接收连接与发起连接函数
int accept(socketfd, struct sockaddr* addr, socklen_t *addrlen);//接收连接保存的是对方的ip和port
int connect(socketfd, const struct sockaddr* addr, socklen_t *addrlen);//服务器的ip和端口号

多线程编程实现：

实现程序通过使用多线程编程，开发板运行的主线程接收应用程序发送来的消息，创建另一条线程去执行实时监控并发送数据给应用程序。

pthread_t tid;//创建一个线程描述符
pthread_create(&tid, NULL, Jpd_real_time, NULL);//创建一个线程执行函数
void *Jpg_Real_Time(void *arg){
	线程具体实现的功能；
};//线程关联函数的定义与实现

监控应用程序接收开发板图像并显示：

Qt相关知识点：界面设计、信号与槽。

界面设计：目前主要用到了Push Button、Line Edit、Text Edit、Label等设计模块

ui->lineEdit/textEdit/label->setText(str);//将str显示在相应的模块上
ui->pushButton->text();//读取标签上的内容

信号与槽：将信号和槽函数关联在一起

QPushButton *push_num_button[] = {
        ui->pushButton_1,
        ui->pushButton_2,};	//定义一组按键的数组
connect(push_num_button[i], SIGNAL(clicked(bool)), this, SLOT(槽函数))；//将信号与槽函数绑定在一起。本句中的意思是将按键pushButton1与槽函数关联，通过clicked即点击触发
QPushButton *QBt = qobject_cast<QPushButton *>(sender());//获取信号发送的控件指针

网络通信涉及的函数：

QUdpSocket();//进行UDP通信的函数，需要先添加头文件和路径
Recv_Socket = new QUdpSocket();//定义一个文件描述符
connect(Recv_socket,SIGNAL(readyRead()), this, SLOT(Recv_Message()));//网络通信
按键pushBotton可以直接转到槽，自动生成槽函数。
Recv_Socket->readDatagram(buf, sizeof(buf), &ip, &port);//接收信息存储到buf中，并将对方的ip地址和端口号保存下来；
Recv_Socket->writeDatagram(buf, ip, port);//将数据buf发送到ip地址与端口号port的主机上

上面就是完成这个项目所需要的全部知识点。

下面给大家展示一下这个项目的最终成品

输入服务器IP，即开发板的静态IP地址，之后点击确定按键，进入监控界面

点击开始就可以实时显示画面了。

到这里这个项目的全部内容就讲解结束了，希望你通过这几天的学习能够对嵌入式软件开发有了一个初步的认识和掌握，我们下一个项目见！！

完整代码我会贴在公众号中，需要完整代码的关注公众号回复视频监控第四讲获取。有什么问题也可以在下方留言，我看到之后会回复你。

我是河边小乌龟爬，学习嵌入式软件开发路上的一名小学生，欢迎大家相互交流哇。公众号：河边小乌龟爬。

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