Android项目总结5
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1、项目需求
项目整体的需求是Android盒子支持上下左右控制云台摄像头,还要能相对和绝对控制摄像头的位置。相对控制,意思就是按着左方向键不放,摄像头一直往左边转,到最大值为止,反之亦然;绝对控制,意思是每次按一下方向键,就转一个角度就停下来。
2、需求实现
最终选择通过定制Android kernel层的uvc代码,编译kernel,打包固件,刷机,编写上层App,从上到下打通控制流程。
3、灵感来源
验证Android盒子是否支持控制云台摄像头,只需要将摄像头连接到ubuntu虚拟机,通过ubuntu上面的工具即可以控制摄像头旋转,也就可以通过改造Android的kernel支持对应的功能。
之前的文章里面有提到过,使用uvcdynctrl
工具,输入对应的指令就行,这里看看他的源码是怎么实现的:
https://github.com/llmike/v4l2-tools/blob/master/libwebcam-src-0.2.4/libwebcam/libwebcam.c
struct v4l2_control v4l2_ctrl = { .id= control->v4l2_control, .value= value->value};if(ioctl(v4l2_dev, VIDIOC_S_CTRL, &v4l2_ctrl)) { ret = C_V4L2_ERROR; set_last_error(hDevice, errno);}struct v4l2_control v4l2_ctrl = { .id = control->v4l2_control };if(ioctl(v4l2_dev, VIDIOC_G_CTRL, &v4l2_ctrl)) {ret = C_V4L2_ERROR;set_last_error(hDevice, errno);goto done;}value->value= v4l2_ctrl.value;
VIDIOC_S_CTRL
和VIDIOC_G_CTRL
的解释详见如下链接,一个用于设置参数,一个用于获取参数。
https://www.linuxtv.org/downloads/legacy/video4linux/API/V4L2_API/spec-single/v4l2.html#vidioc-g-ctrl
v4l2_control
是两个操作中间的媒介,新的数据可以通过VIDIOC_S_CTRL
传递这个结构体;当设置id之后,通过VIDIOC_G_CTRL
,可以返回需要的数据。
这个id填什么参数呢?是struct uvc_control_mapping uvc_ctrl_mappings
中对应的id,这个id就是具体摄像头支持的参数id,在设置之前先要查询摄像头支持的参数,只有它支持之后才能设置。
3.1 上层JNI代码编写
获取摄像头支持的控制参数:
jboolean queryControls(){jint canControl = 0;__android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR , TAG , "设备号=%d" , fd);struct v4l2_queryctrl qctrl;qctrl.id = V4L2_CTRL_CLASS_CAMERA | V4L2_CTRL_FLAG_NEXT_CTRL;int i = ioctl(fd, VIDIOC_QUERYCTRL, &qctrl);while (0 == i){__android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR , TAG , "开始查找");if (V4L2_CTRL_ID2CLASS(qctrl.id) != V4L2_CTRL_CLASS_CAMERA)continue;if(strcmp(qctrl.name , CONTROL_FLAG_PAN) == 0 || strcmp(qctrl.name , CONTROL_FLAG_TILT) == 0|| strcmp(qctrl.name , CONTROL_FLAG_ZOOM) == 0){++canControl;}__android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR , TAG , "找到的控制函数是%s" , qctrl.name);__android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR , TAG , "继续查找");__android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR , TAG , "id = %d" , qctrl.id);__android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR , TAG , "Next_Ctrl = %x" , V4L2_CTRL_FLAG_NEXT_CTRL);__android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR , TAG , "Camera_Class = %x" , V4L2_CTRL_CLASS_CAMERA);qctrl.id |= V4L2_CTRL_FLAG_NEXT_CTRL;__android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR , TAG , "id+ = %x" , qctrl.id);i = ioctl(fd, VIDIOC_QUERYCTRL, &qctrl);if(i != 0){__android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, TAG,"uvcioc ctrl add error: errno=%d (reason=%s)\n", errno,strerror(errno));}}//如果存在ptz控制的话,应该会有Pan,Tilt,Zoom字符串,变量自加三次return canControl == 3;}
获取某个id当前对应的值:
int getControlValue(int controlId){//an array of v4l2_ext_controlstruct v4l2_ext_control clist[1];struct v4l2_ext_controls ctrls;memset(&clist, 0, sizeof(clist));memset(&ctrls, 0, sizeof(ctrls));clist[0].id = controlId;clist[0].value = 0;//v4l2_ext_controls with list of v4l2_ext_controlctrls.ctrl_class = V4L2_CTRL_CLASS_CAMERA;ctrls.count = 1;ctrls.controls = clist;//read back the valueif (-1 == xioctl (fd, VIDIOC_G_EXT_CTRLS, &ctrls)){__android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR,TAG,"get current value failed fd = %d,reason=%s" , fd,strerror(errno));return -1;}__android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR,TAG,"get before value success , %d" , clist[0].value);return clist[0].value;}
设置某个参数的值,也就是开始控制摄像头左右上下转动了:
int startControl(int controlId , int value){ //an array of v4l2_ext_control struct v4l2_ext_control clist[1]; struct v4l2_ext_controls ctrls; CLEAR(clist); CLEAR(ctrls); clist[0].id = controlId; clist[0].value = value; //v4l2_ext_controls with list of v4l2_ext_control ctrls.ctrl_class = V4L2_CTRL_CLASS_CAMERA; ctrls.count = 1; ctrls.controls = clist; int result = xioctl(fd, VIDIOC_S_EXT_CTRLS, &ctrls);}
v4l2_ext_control
对应的value值应该按照协议文档中对值的定义来传,比如左右绝对控制的值对应的是转动的角度;左右相对控制分为四位,每一个位表示不同的控制方式,需要按照不同的id传递不同的值。
v4l2_ext_controls
可以在一个id下同时要控制多个参数,具体详见:
https://www.linuxtv.org/downloads/legacy/video4linux/API/V4L2_API/spec-single/v4l2.html#v4l2-ext-control。
4、底层定制
上边的代码写好了之后,可以先选取某个非控制左右上下转动的id试一下,看看能否正确控制,然后再去调试pan,tilt功能。
一般情况下要和摄像头厂商配合联调,因为摄像头厂商的固件也要适配UVC协议。其中UVC协议版本是个大问题,在Android kernel中查看UVC版本的地方在:
goldfish\drivers\media\usb\uvc\uvcvideo.h
#define DRIVER_VERSION"1.1.1"
如果kernel中UVC版本与摄像头固件UVC版本不一致,会导致控制位不匹配,导致控制返回失败。
到这里可以知道摄像头的固件版本,支持的控制参数,从而可以知道盒子Android底层kernel的定制方向了。当前项目的定制方向是添加pan和tilt的相对控制能力。定制流程如下:
goldfish\include\uapi\linux\v4l2-controls.h
在这个文件中相对控制的速度:
#define V4L2_CID_PAN_SPEED (V4L2_CID_CAMERA_CLASS_BASE+32)#define V4L2_CID_TILT_SPEED (V4L2_CID_CAMERA_CLASS_BASE+33)
goldfish\drivers\media\v4l2-core\v4l2-ctrls.c
文件中添加相对控制速度的描述:
const char *v4l2_ctrl_get_name(u32 id){ case V4L2_CID_PAN_SPEED: return "Pan, Speed"; case V4L2_CID_TILT_SPEED: return "Tilt, Speed";}
goldfish\drivers\media\usb\uvc\uvc_ctrl.c
这个文件是核心的控制文件,里面包含了设置和获取的方法,最终都到这个文件中实现,在这里我们需要添加相对控制的方法:
#define UVC_CTRL_RELATIVE_PAN 10094852#define UVC_CTRL_RELATIVE_TILT 10094853#define UVC_CTRL_RELATIVE_ZOOM 10094863static struct uvc_control_info uvc_ctrls[] = { static struct uvc_control_mapping uvc_ctrl_mappings[] = { { .id = V4L2_CID_PAN_RELATIVE, .name = "Pan (Relative)", .entity = UVC_GUID_UVC_CAMERA, .selector = UVC_CT_PANTILT_RELATIVE_CONTROL, .size = 16, .offset = 0, .v4l2_type = V4L2_CTRL_TYPE_INTEGER, .data_type = UVC_CTRL_DATA_TYPE_SIGNED, .get = uvc_ctrl_get_rel_speed, .set = uvc_ctrl_set_rel_speed, }, { .id = V4L2_CID_TILT_RELATIVE, .name = "Tilt (Relative)", .entity = UVC_GUID_UVC_CAMERA,.selector = UVC_CT_PANTILT_RELATIVE_CONTROL,.size = 16,.offset = 16,.v4l2_type = V4L2_CTRL_TYPE_INTEGER,.data_type = UVC_CTRL_DATA_TYPE_SIGNED,.get = uvc_ctrl_get_rel_speed,.set = uvc_ctrl_set_rel_speed, }, }}static __s32 uvc_ctrl_get_rel_speed(struct uvc_control_mapping *mapping, __u8 query, const __u8 *data){ int first = mapping->offset / 8; __s8 rel = (__s8)data[first]; switch (query) { case UVC_GET_CUR: return (rel == 0) ? 0 : (rel > 0 ? data[first+1] : -data[first+1]); case UVC_GET_MIN: return -data[first+1]; case UVC_GET_MAX: case UVC_GET_RES: case UVC_GET_DEF: default: return data[first+1]; }}static void uvc_ctrl_set_rel_speed(struct uvc_control_mapping *mapping, __s32 value, __u8 *data){ int first = mapping->offset / 8; data[first] = value == 0 ? 0 : (value > 0) ? 1 : 0xff; data[first+1] = min_t(int, abs(value), 0xff);}
在映射集合里面添加相对控制参数,还要添加控制和获取速度的方法。
到这里上层编写和底层定制基本完成。
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