英創信息技術Linux主板多通道視頻采集方案簡介
英創公司推出的ESM7100主板搭載了I.MX7DL處理器，這款處理器是雙核Cortex-A7架構，并且主頻達到1GHz，不僅有著強勁的處理性能，還繼承了Cortext-A7的低功耗特性，非常適用于工業應用。進一步，ESM7100的還配置高速PCIe接口，使其可滿足工業視頻監控對高速數據采集的需求。本文主要介紹基于英創公司ESM7100的多通道視頻采集應用方案。
ETA6869模塊是英創公司開發的具有標準mini PCIe尺寸，最多能夠支持8通道視頻采集模塊，核心芯片為視頻解碼芯片tw6869。ETA6869模塊通過PCIe×1接口與ESM7100相連接，保證了數據的高速傳輸。標準的mini-PCIe尺寸模塊的設計，可以讓模塊方便的嵌入在底板上，如下：
ESM7100主板已經預裝了ETA6869模塊的驅動，上電后驅動會自動加載，成功加載后在/dev目錄下會生成video節點，通過操作video節點，就能夠獲取視頻數據，通過ls命令就能夠查看設備節點，如下圖，/dev/vidoe0為ESM7100主板的顯示輸出設備節點，系統顯示服務程序會調用這個設備節點，客戶應當避免直接操作它，/dev/video1~/dev/video8就是生成的視頻輸入設備節點，分別代表視頻輸入的通道1-通道8：
video節點
在軟件開發方面，ESM7100的文件系統中已經集成了gstreamer工具，這是一種跨平臺的多媒體框架工具，而整個框架是基于模塊化設計的，在框架中將提供不同功能的模塊插件集合起來，就能夠實現所需求的多媒體應用功能。關于gstreamer的資料在官網中有非常詳細的文檔介紹以及例程參考，這里就不再贅述，有興趣的客戶可以查看：https://gstreamer.freedesktop.org/documentation/index.html?gi-language=c了解詳情。通過gstreamer可以方便快捷的處理視頻數據，同時ESM7100板載了Qt5.8，能夠使用Qt實現界面的設計，然后與gstreamer配合，讓gstreamer將視頻數據輸出到Qt窗口控件上，采用這種方法就能夠讓整個多通道視頻采集方案快速實現。
考慮到部分客戶可能對gstreamer不熟悉，英創公司在gstreamer提供的API函數基礎上重新封裝了一層，通過庫文件libemgst.so提供三個簡單的API函數，利用這三個API函數，客戶就可以將視頻數據顯示在Qt實現的界面上，而不需要使用代碼對gstreamer單獨進行操作，客戶可以專注于Qt程序的開發。下面就詳細介紹libemgst.so的三個API函數：
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/** * 初始化gstreamer * * 本函數在C的main函數中調用，將會初始化gstreamer庫 * * 參數說明： * 使用main函數的兩個參數填入，gstramer初始化時需要讀取main函數的兩個參數 * * 返回值說明： * 無返回值 * */ voidinit_emgst(intargc, char **argv); /** * 配置gstreamer，并顯示到指定Qt窗口 * * 函數會配置gstreamer，顯示多個通道的視頻到xwinid所指定的窗口，窗口的大小通過 * 參數width和height來確定，而視頻的設備節點由指針devlist傳入，listsize指定同時顯示 * 的通道數量 * * 參數說明： * xwinid：Qt窗口的id號，每一個窗口類中都包含這個成員變量。 * width：顯示視頻數據所使用的窗口控件的寬度，單位pixel * height：顯示視頻數據所使用的窗口控件的高度，單位pixel *devlist：指向設備列表的指針，通常是一個包含設備號的數組，比如需要顯示 * /dev/video1和/dev/video2，那么devlist就應該指向一個長度為2的數組，其中 * devlist[0]=1，devlist[1]=2 * listsize：顯示的視頻通道數。支持1，2，4，6，8這五個值，函數會按照固定模式對顯 * 示進行排列 * * 返回值說明： * 0表示正常啟動gstreamer * -1 表示填入參數出現錯誤，啟動gstreamer失敗 * */ intconfig_emgst(unsignedintxwinid, intwidth,intheight, char *devlist, intlistsize); /** * 關閉gstreamer，釋放資源 * * 函數會關閉gstreamer輸出，并釋放相關資源 * * 返回值說明： * 無返回值 * */ voidrelease_emgst(void); |
init_emgst函數進行gstreamer的初始化，在啟動gstreamer功能之前需要調用一次，客戶配合Qt使用時在main函數中調用即可：
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int main(intargc, char *argv[]) { //初始化英創主板gstreamer功能 init_emgst(argc, argv); //Qt窗口初始化，由QtCreator自動生成 QApplicationa(argc, argv); MainWindow w; w.show(); returna.exec(); ｝ |
config_emgst函數會配置并啟動gstreamer，客戶只要得到用來顯示視頻的窗口控件的id就可以了，在每一個Qt窗口控件類中都有對應的成員變量，可以很簡單的獲取到。config_emgst函數會根據width和height的值自動分配顯示區域。通過devlist可以設置需要操作的設備節點索引號，listsize指定同時顯示的通道數，支持的值為1、2、4、6、8，顯示的方式如下圖：
視頻數據顯示排列方式
函數調用后gstreamer會將對應通道數的視頻顯示在指定的Qt窗口控件中，每一個區域所顯示的視頻數據是通過指針devlist指定的，下面是部分參考代碼，將graphicsView控件的id傳給gstreamer，并顯示/dev/video1的數據：
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MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) : QMainWindow(parent), ui(new Ui::MainWindow) { ui->setupUi(this); //初始化設備列表 devlist = (char*)malloc(sizeof(char)); devlist[0] = 1; //獲取窗口控件id，并賦值給成員變量xwinid xwinid = ui->graphicsView->winId(); //將參數傳入函數中初始化gstreamer，并開始輸出視頻數據 config_emgst(xwinid, 640, 480, devlist, 1); } |
release_emgst函數會停止gstreamer輸出，并釋放資源，在程序退出或者需要切換顯示的時候調用，下面的代碼是通過檢測Qt按鈕控件的點擊事件，實現切換顯示通道數：
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voidMainWindow::on_channel_4_released() { //初始化設備列表，填入四個通道的值 devlist = (char *)malloc(4*sizeof(char)); devlist[0] = 1; devlist[1] = 2; devlist[2] = 3; devlist[3] = 4; //關閉原來的輸出并釋放資源 release_emgst(); //將參數傳入函數中初始化gstreamer，并開始輸出視頻數據 config_emgst(xwinid, 640, 480, devlist, 4); } |
庫文件libemgst.so已經預裝在ESM7100主板的文件系統中了，客戶不需要針對主板再做任何設置。在開發程序的時候，Qt工程中需要將英創公司提供的emgst.h頭文件和libemgst.so庫文件添加進去。頭文件添加的方法十分簡單，增加一個新的頭文件即可。關于外部庫的添加，Qt的開發工具QtCreator提供了非常簡便的方法，客戶只需要將libemgst.so拷貝到工程目錄下，然后在QtCreator中的項目欄用鼠標右鍵單擊工程，選擇添加庫（外部庫），如下圖：
添加庫操作界面
選擇外部庫后，點擊下一步，按照下圖設置，在庫文件一欄中選擇到工程下的libemgst.so文件，如下圖：
選擇庫文件
這樣就完成了外部庫的設置，客戶可以在代碼中調用libemgst.so提供的API函數了。英創公司提供了一個通過按鈕切換顯示視頻通道數的例程，效果如下：
例程截圖
通過這種方式，英創公司希望能夠幫助客戶縮短開發周期，讓客戶可以專注于Qt程序的開發，而不用花時間去學習并在代碼中設置gstreamer。對于例程感興趣的客戶可以和工程師聯系，索取相關代碼。
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