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_control struct 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_control ctrls.ctrl_class = V4L2_CTRL_CLASS_CAMERA; ctrls.count = 1; ctrls.controls = clist; //read back the value if (-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 10094863 static 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。