【RT‐Thread 作品秀】基于RT‐Thread的网络照相机-电路方案

【RT-Thread 作品秀】基于RT-Thread的网络照相机作者:吴顶顶 概述随着科技的进步和互联网的发展，基于物联网的可拍照设备也越来越多的融入到人们的生活中来，例如在超市中，管理者利用拍照设备定时抓取货架照片，分析货物状态，并补充、优化货物摆放；在酒吧里，管理者会利用拍照设备定时抓拍酒架照片，传送到网络平台供大众浏览，以招揽更多顾客。本网络照相机基于STM32H7+RTThread平台，采集摄像头数据，并通过无线网络传送到服务器，提供SD卡配网、手动拍摄、定时拍摄、照片推送等功能，并提供windows上位机提供控制和照片显示功能。 主要功能有: 格式化sd卡:格式化sd卡，但是会保留网络配置文件，其他文件全部删除 设备重启:重启设备 实时拍照:发送指令给照相机，照相机拍照，并把照片回传 定时拍照:照相机依据下发的拍照时间，在时间到达时拍摄一张照片，并传给服务器 按键拍照:点击板上用户按钮，拍摄一张照片，并传给服务器 定时任务:可以新建/删除/查询定时拍照任务，任务存储在sd卡中，重启有效 开发环境硬件:ART-PI（STM32H750主控）+ OV2640模组 RT-Thread版本:4.0.3 SDK 版本:1.0.1 开发工具及版本:RT-Thread Studio 1.1.5， Qt5.14.0 RT-Thread使用情况概述内核部分:调度器，信号量，互斥锁，内存管理 调度器:多任务调度 信号量:用于唤醒对应任务 互斥锁:用于互斥资源独占访问 内存管理:动态内存申请与释放 组件部分:虚拟文件系统，IPC，I2C，RTC，NTP 虚拟文件系统:文件操作，sd卡、照片文件 IPC:mqtt发送数据需要 I2C:配置摄像头模块需要 RTC和NTP:同步时间 软件包部分:paho mqtt，cJSON，netutils pahomqtt:用于和服务器通信 cJSON:解析、封装mqtt消息 netutils:NTP网络对时 其他:base64 用于将图片文件转换成字符串，便于mqtt传输 硬件框架总体的硬件框架如下图所示: 本网络摄像机硬件结果较为简单，即art-pi连接一个摄像头模组，art-pi板上用到了AP6212无线模块，外部内存，led指示灯，和sd卡。其中，摄像头模块用于采集图像信号；AP6212用于和服务器进行通信；因一张图像数据量较大，片内内存不够，故而使用外部内存；led灯用于指示设备工作状态；sd卡用于保存网络、服务器、和定时任务配置。 软件框架说明整体的软件框架如下图所示，网络照相机内部有一个proxy线程，负责和云端进行通信，在接收到云端消息后会解析，并分发到其他的线程执行，然后将执行结果返回到云端；照相机发生了其他的事件，例如用户按键拍照，也会将数据传给proxy线程，proxy线程再将数据发送到云端。用户通过上位机终端软件连接上云服务器，实现与照相机的通信及控制。 整个系统支持接入多个照相机，如下图所示，不同的照相机通过sd卡配置文件中sn进行区分，上位机软件可以显示所有在线的照相机，但同一时间只支持操作一个。 软件模块说明1. 用户线程创建流程如下图所示为用户线程创建流程 用户线程作用描述如下: main:用于创建sd_card 线程，检测按键事件，闪灯； sd_card:用于管理与sd卡相关的工作，包括拍照，网络配置，定时任务； network:负责联网，根据sd卡的配置文件连接到指定的wifi网络； proxy:负责启动mqtt，并管理与云端的通信，其他线程都需要通过proxy线程与云端交互数据； event:定时任务和按键任务，在定时时间到达时，或者用户按键时拍摄照片并通过proxy上传云端。 2. 通信接口及流程2.1 MQTT订阅主题设备向服务器订阅主题: /ter/query/discovery，用于接收设备发现消息 /ter/sn/request，用于接收针对该设备的指令，其中sn为设备的SN号，下同 客户端向服务器订阅主题: /dev/response/discovery，用于接收设备发现回复 /dev/response/will，用于接收设备遗嘱消息 /dev/sn/response，用于接收设备操作指令回复 /dev/sn/event，用于接收设备的通知 2.2 设备发现所有的设备均订阅/ter/query/discovery主题，客户端向该主题发布发现消息，所有收到消息的设备向/dev/response/discovery回复一条消息，而客户端又订阅了/dev/response/discovery主题，故而便可以知道哪些设备在线了。 设备连上服务器的时候，会定义一个遗嘱消息，主题为/dev/sn/will，客户端订阅了该主题，当设备因为某些原因掉线，则超过一定时间之后，