CS-MIPI-X for Raspberry Pi/zh

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如何在树莓派平台使用CS-MIPI-X系列摄像头模组

1 概述

CS-MIPI-X 摄像头模组理论上支持树莓派的所有型号，出于性能最优考虑，建议使用树莓派3以后的版本。本篇文章以树莓派4为例讲解CS-MIPI-X系列摄像头模组接入树莓派的方法。此外介绍了接入树莓派Computer Module与树莓派Zero应用中的特殊之处。

2 硬件准备及安装

原材料：树莓派4，网线，Micro SD卡，树莓派电源线，HDMI显示器，FFC线，杜邦线，镜头，摄像头主板。

• 如图所示，摄像头主板通过FFC异面线及图中的杜邦黑红线连接到树莓派上，黑线连接GND接口，红线连接5V接口。

• 树莓派接好摄像头模组后，将烧录好树莓派系统的MicroSD卡插入卡槽，网线插入网线接口，HDMI显示器接入树莓派，电源线插入power接口，为树莓派接通电源。
• CS-MIPI-SC132默认供电方式为FFC排线3.3V供电,无需插红黑电源线。

connect CS-MIPI-X to Raspberry Pi 001 （CS-MIPI-IMX307 as an example）

connect CS-MIPI-X to Raspberry Pi 002 （CS-MIPI-IMX307 as an example）

connect CS-MIPI-X to Raspberry Pi 003 （CS-MIPI-IMX307 as an example）

connect CS-MIPI-X to Raspberry Pi 004 （CS-MIPI-IMX307 as an example）

connect CS-MIPI-X to Raspberry Pi 005 （CS-MIPI-IMX307 as an example）

connect CS-MIPI-SC132 to Raspberry Pi

3 树莓派系统安装及配置

具体安装树莓派系统方法请参考官方文档，详见：Install raspberrypi guide

接通电源后，树莓派系统启动，初始树莓派系统中Camera 和 I2C都处于未启用状态。开机后我们需要将其手动打开，执行命令

sudo raspi-config

进入选项5，启用Camera 和 I2C，然后重启。

建议启用树莓派系统的ssh服务及samba服务，这里不再赘述树莓派系统如何开启ssh和samba服务。

4 软件包下载与介绍

4.1 有两种方式下载及传输软件包到树莓派

• 执行命令行

git clone https://github.com/veyeimaging/raspberrypi.git

直接将文件复制到树莓派系统中。

• 点击链接下载软件包

利用samba将软件包文件传输至树莓派系统中，也可用U盘将软件包文件拷贝至树莓派系统中。

4.2 软件包介绍

github 软件包概览

• 软件包包括视频流软件包和视频控制软件包。i2c_cmd为视频控制接口软件包。视频流接口软件包有两个，veye_raspcam为raspcam type工具集。D_mipi_rpi为D-SDK软件包，提供了C语言的SDK并由C语言和python语言的demo。

• 视频流软件包提供实时显示、抓拍、录像等功能，视频控制软件包通过I2C协议控制摄像机模组，提供主要的ISP参数配置等功能。

这两部分都是开源的。

5 视频流软件包使用

5.1 视频码流模式的说明

veye type工具集支持多种码流模式，如1080p@30fps,720p@60fps等。

请先使用cs_mipi_i2c.sh 的videofmtcap和videofmt指令配置和确认当前模式。

5.1.1 方式1：-md选项指明模式

-md 选项用以指明使用的模式，默认为0。

模组模式说明

md 值	模式类型
0	1080p@30fps
1	720p@60fps
2	VGA@130fps

5.1.2 方式2：-w -h选项指明模式

-w选项指明当前模式的宽，-h选项指明当前模式的高。

5.2 raspicam type工具集

首先增加可执行权限

cd raspberrypi/veye_raspcam/bin/

chmod +x *

5.2.1 veye_raspipreview 实时预览

./veye_raspipreview -t 20000 -md 1 -p '0,0,1280,720'

实现20s（即20000毫秒）的720p@60视频实时显示到HDMI输出，输出窗口为1280*720，可以自行调节t的大小和输出窗口。

./veye_raspipreview -t -1

将t调节成 -1，可以实现视频持续输出显示到HDMI输出，全屏显示。

5.2.2 veye_raspivid 录像

./veye_raspivid -t 5000 -w 1280 -h 720 -fps 60 -stm -o ~/test.h264

实现录像5s，码流模式为720p@60, 录像文件保存到~/test.h264。可以自行调节t的大小来选择录制时间的长短。

与此同时，实现视频实时显示到HDMI输出。（如不需要preview功能，可以添加 -n 选项）

5.2.3 veye_raspivid 网络传输(gstreamer,推荐使用)

树莓派一侧执行

./veye_raspivid -b 4000000 -t 0 -o -  | gst-launch-1.0 -v fdsrc ! h264parse ! rtph264pay config-interval=1 pt=96 ! gdppay ! tcpserversink host=x.x.x.x port=5000

码流带宽为4Mbps,持续传输，监听端口为5000。

电脑一侧，如为windows系统，建议使用powershell。

电脑一侧使用gstreamer

gst-launch-1.0 -v tcpclientsrc host=x.x.x.x port=5000 ! gdpdepay ! rtph264depay ! avdec_h264 ! autovideosink sync=false

其中x.x.x.x为树莓派的IP地址

gstreamer的windows版本下载地址。只安装runtime files即可。

5.2.4 veye_raspivid 网络传输(direct tcp stream with netcat)

树莓派一侧执行

./veye_raspivid -b 4000000 -t 0 -o - | nc -l -p 5000

码流带宽为4Mbps,持续传输，监听端口为5000。

电脑一侧，如为windows系统，建议使用powershell。

电脑一侧使用gstreamer

./gst-launch-1.0 -v tcpclientsrc host=x.x.x.x port=5000 ! decodebin ! autovideosink

电脑一侧使用mplayer

./mplayer -x 1280 -y 720 -geometry 0:0 -fps 200 -demuxer h264es -noborder ffmpeg://tcp://x.x.x.x:5000

其中x.x.x.x为树莓派的IP地址

mplayer for windows 下载地址。

5.2.5 veye_raspividyuv YUV图片连续存储

./veye_raspividyuv -t 200 -o /dev/shm/test.yuv

实现录像yuv格式数据200ms，录像文件保存到/dev/shm/test.yuv，存储格式为YUV420 I420 格式。可以自行调节t的大小来选择录制时间的长短。

5.2.6 veye_raspstillyuv YUV图片单张抓拍

./veye_raspistillyuv -md 1 -o /dev/shm/test.yuv

实现抓拍一张图片存储到/dev/shm目录（内存文件系统），图片为720p大小。 然后客户可以导出并查看。文件格式为1920*1080大小的yuv数据。存储格式为YUV420 I420 格式。

./veye_raspistillyuv -tl 50 -t 1000 -o /dev/shm/test%d.yuv

实现间隔50ms抓拍一张图片存储到/dev/shm目录（内存文件系统）,持续1秒，然后客户可以导出并查看。文件格式为1920*1080大小的yuv数据。存储格式为YUV420 I420 格式。

5.2.7 veye_raspistill 抓拍(JPG,bmp)

./veye_raspistill -md 1 -o ~/test.jpg

实现抓拍一张图片，图片为1280*720，并保存，文件格式为jpg。

./veye_raspistill -e bmp -tl 50 -t 1000  -o /dev/shm/test%d.bmp

实现间隔50ms抓拍一张bmp图片存储到/dev/shm目录（内存文件系统）,持续1秒，然后客户可以导出并查看。

./veye_raspistill -k -o ~/test%d.jpg -t 0

实现视频预览，同时通过键盘控制抓拍，Enter键抓拍一张，X Enter退出。

veye_raspistill命令支持preview，-n可以取消preview。

5.3 D-SDK软件包

提供了一个C语言的SDK库libdmipicam.so,以及基于这个库的C语言sample和python语言sample。

5.3.1 安装底层支持库

sudo apt-get update && sudo apt-get install libopencv-dev

sudo apt-get install python-opencv

sudo apt-get install libzbar-dev

5.3.2 分辨率模式说明

D-SDK并不对模组做任何参数配置，对模组的参数配置参考：Video Control Toolkits Manual : CS-MIPI-X i2c。

D_init_camera_ex 函数的pvideofmt参数需要与当前模组分辨率模式一致。

./cs_mipi_i2c.sh -r -f videofmt

5.3.3 SDK

• 接口：

开放源码，详见D_mipicam.h

• 编译：

./buildme

• 安装：

sudo install -m 644 ./libdmipicam.so /usr/lib/

5.3.4 C sample

• preview

实现实时视频预览

• preview-dualcam

实现两路摄像头同时视频预览（RPI CM）

• video

视频压缩为H.264并保存为文件

• capture

抓拍一张jpeg图片

• video2stdout

视频压缩并输出到stdout为管道应用服务,如下命令，可达到与veye_raspivid命令类似的效果。

./video2stdout | nc -l -p 5000

• capture_yuv

抓拍一张YUV图片

• capture-dualcam

两路摄像头同时抓拍jpeg图片

• yuv_stream

导出yuv格式的原始数据

• capture2opencv

连续获取YUV数据并转为opencv格式，显示。

• qrcode_detection

连续抓拍YUV数据并转为opencv格式，显示，并进行二维码检测。

5.3.5 Python sample

• preview.py

实现实时视频预览

• capture.py

抓拍一张jpeg图片

• capture_yuv.py

抓拍一张yuv图片

• video.py

视频压缩为H.264并保存为文件

• capture2opencv.py

连续获取YUV数据并转为opencv格式，显示。

6 视频控制软件包使用

对于树莓派，我们使用I2C-0作为控制总线。我们提供了一个脚本camera_i2c_config进行总线的管脚复用配置。

具体使用说明请见：I2C脚本使用说明

7 关于树莓派Computer Module 和树莓派Zero使用的补充说明

请参考关于树莓派Computer Module 和树莓派Zero使用的补充说明