精选_C语言/ARM嵌入式-V4L视频监控系统_源码打包

# C语言/ARM嵌入式-V4L视频监控系统 # 摘 要 随着数码相机和互联网的普及，使得人们的生活方式发生了改变。摄像头软件成为日常应用中必可少的应用软件之一，本次课程设计利用QT 设计了一款基于嵌入式视频服务器的监控系统，在linux2.6.30.4的内核基础上移植V4L2驱动模块并使用其API接口对摄像头进行设置和对所监控对象实时数据采集。系统采用TQ2440 开发板为硬件平台，在其上搭建LINUX 系统的网络视频服务器，用QT 为用户图形界面开发了客户端软件。客户端和服务端之间通过Socket通信，实现视频监控。其中在客户端连接上服务端之后，可以服务端发来的数据处理后作为图像显示在界面，提供了截图的功能、保存截图的功能。 **关键词**：Linux QT；通信；视频监控；V4L2 # 一、设计内容与要求 ## 1.1 基础题设计内容及要求 - 编写程序将数组内容倒置a[]=”123456789” - 创建两线程，A线程循环打印数组a[100]，B线程循环将数组成员+1，要求利用互斥锁，使每次输出a[0]==a[99] - 通过Makefile，将project中的两个.c编译成.a,另一个.c调用.a的函数，要求实现静态库的生成和调用，运行结果正确 ## 1.2 V4L视频监控系统设计内容及要求 - 完成videodev.o驱动程序并编译成功 - 将驱动程序复制到用户目录 - 测试并运行成功摄像头监控 ## 1.3 设计的实现方案 在实现的过程中，我们首先要在服务器端通过videodev.o驱动程序用于打开摄像头，其方法试是我们创建数据缓冲区和一个线程，这个线程用于采集视频，通过在视频采集函数中，将套接字加入socket中，监控数据中是否含有套接字，若有则创建另一个用于向客服端通过socket发送采集视频的线程，然后我们要运用虚拟机中的QT编译工具，对要实现的视频摄像头的基本界面进行设计，布局完成之后，再对各个模块进行进行信号与槽函数的实现，最后再对整体进行优化设计，使得编写好的软件能够顺利流畅的运行。 # 二、总体设计 ## 2.1 视频监控系统的总体设计 Qt是一个1991年由奇趣科技开发的跨平台C++图形用户界面应用程序开发框架。它既可以开发GUI程式，也可用于开发非GUI程式，比如控制台工具和服务器。Qt是面向对象的框架，使用特殊的代码生成扩展（称为元对象编译器(Meta Object Compiler, moc)）以及一些宏，易于扩展，允许组件编程。服务器使用基于ARM9 的Qt2440开发板为硬件搭载平台和linux系统内核的软件平台。此视频监控系统主要由服务器、摄像头、客户端三部分模块组成。向操作系统内核移植了videodev.o驱动，并使用此来驱动网络摄像头模块，服务器对所采集到的视频数据提出来，并通过网口使用TCP/IP网络协议传输方式向客户端发送含有套接字socket的视频数据。如图所示：  ## 2.2 客户端设计 首先用QT Creator 创建文件，利用QT 工具画好整体的主界面，建立一个主窗口。然后在这个主窗口上方放置一个行编辑框用来输入服务器IP、端口号，下方进行视频监控显示。客户端主要是连接到服务器，在客户端连接上服务端之后，将服务器传过来的数据进行处理，将数据作为JDPG图像显示在界面上。客户可以实现对图片的截取、保存。客户端总体流程框图如图所示：  ## 2.3 服务器端设计 首先需要安装交叉编译器，将程序用arm-linux-gcc编译成适合TQ2440开发板下可运行的程序，并通过连接下载工具，使之在开发板上运行。服务器端总体流程图如图三所示：  # 三、具体分析 ## 3.1 客户端具体设计 ### 3.1.1 客户端主界面设计 QT 是一个支持多操作系统平台的应用程序开发框架，通过建立一个函数调用connect()函数把这个插槽和一个信号连接起来，这样就完成了一个事件和响应代码的连接。这里我们采用了多线程技术，主线程在主窗口绘图，实时显示监控视频；次线程建立TCP 连接，接收来自服务器的数据，当接收够一帧的数据后发射信号给主线程，让主线程来绘图。客户端的主要界面用到了控件labelVideo用于显示视频，btnConnect用于按钮connect,capture_btn用于按钮Captrue，显示端口和IP地址是用的txtPort和txtIP。主要界面如图所示：  ### 3.1.2 数据接收线程的设计 我们首先初始化并建立一个TCP 连接，当连接出错时，返回错误并提示。然后通过QTcpSocket 类的bytesAvailable()函数来判断是否有数据可读，若可读则通过该函数的返回值来判断这一帧有多少数据需要读。所以客户端接受来自服务器端发来的数据，数据是由摄像头采集而来的，数据以jepg图片的格式连接，所以在客户端要做的就是将每一张图片从数据中分离出来，而后将其显示在主界面的视频浏览框内。实现流程图如图五所示：  其实现主要代码如下： ```c++ //读取数据 void MainWindow::readMesg() { qba= tcpSocket->readAll(); for(int i = 0;i < qba.count();i++){ if(enRecv) imageBuff += qba[i]; if(lastbyte == (char)0xFF) { if(qba[i] == (char)0xD8) { qDebug()<<"START"<<endl; enRecv = true; } ``` ## 3.2 服务器端具体设计 ### 3.2.1视频采集模块的设计 视频的采集模块调用V4L，实现对原始视频数据的采集，其实现过程如下：先定义两个线程，一个线程用于采集视频，通过调用函数\*pthread_video来实现，其中在函数\*pthread_video里面又定义两个函数，一个是用于打开视频，开始采集，第二个函数对采集到的视频保存到数据缓冲区databufer中，另外一个线程用于发送采集到的视频，也是通过调用函数\*pthread_snd实现，首先等待客服端连接，如果连接成功，则将数据写到套接字newsd中。 当数据流采集成功后，通过文件描述符集fdsr来监听，客户端是否有连接，如果有连接则通过套接字socket发送给客户端。主要的具体代码如下： ```c++ void *pthread_video(void *arg)//视频采集函数 { pthread_detach(pthread_self());//? video_on();//打开视频，开始采集 databuf=(buf_t *)malloc(sizeof(buf_t)+buffers[0].length);//分配空间 while(1) { video();//采集数据，保存 } // video_off(); return NULL; } void video_on()//打开视频，开始采集 { enum v4l2_buf_type type; type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; if (ioctl (fd, VIDIOC_STREAMON, &type) < 0) { printf("VIDIOC_STREAMON error\n"); // return -1; } } void *pthread_snd(void *socketsd)//采集完数据，发送数据 { pthread_detach(pthread_self());//让自己的线程不阻塞 int sd=((int )socketsd); int newsd,ret,i=0; newsd=accept(sd,NULL,NULL);//等待客服端连接， if(newsd==-1) { perror("accept"); return NULL; } while(1)//如果连接成功， { pthread_mutex_lock(&g_lock); pthread_cond_wait(&g_cond,&g_lock); write(newsd,databuf->buf,databuf->datasize);//写数据到socket文件 if(ret==-1) { printf("client is out\n"); } pthread_mutex_unlock(&g_lock); } return NULL; } `