《DNESP32S3使用指南-IDF版_V1.6》第五十六章 网络摄像头实验

正点原子

1）实验平台：正点原子ESP32S3开发板
2）购买链接：https://detail.tmall.com/item.htm?id=768499342659
3）全套实验源码+手册+视频下载地址：http://www.openedv.com/thread-347618-1-1.html
4）正点原子官方B站：https://space.bilibili.com/394620890
5）正点原子手把手教你学ESP32S3快速入门视频教程：https://www.bilibili.com/video/BV1sH4y1W7Tc
6）正点原子FPGA交流群：132780729

第五十六章 网络摄像头实验

       网络摄像头是传统摄像机与网络视频技术相结合的新一代产品，除了具备一般传统摄像机所有的图像捕捉功能外，机内还内置了数字化压缩控制器和基于WEB的操作系统，使得视频数据经压缩加密后，通过局域网，internet或无线网络送至终端用户。而远端用户可在PC上使用标准的网络浏览器，根据网络摄像机的IP地址，对网络摄像机进行访问，实时监控目标现场的情况，并可对图像资料实时编辑和存储，同时还可以控制摄像机的云台和镜头，进行全方位地监控。本章的实验是以网络调试助手作为客户端，开发板作为服务器。服务器把摄像头处理的数据使用网卡发送至服务器当中，并且在服务器实时更新图像。
       本章分为如下几个部分：
       56.1 ATK-MC5640&MC2640简介
       56.2 硬件设计
       56.3 软件设计
       56.4 下载验证

       56.1 ATK-MC5640&MC2640简介
       本实验支持正点原子5640和2640模块，这两个模块的相关资料可在正点原子提供的《ATK-MC2640模块用户手册_V1.1》和《ATK-MC5640模块用户手册V1.0》用户手册查看。

       56.2 硬件设计

       1. 例程功能
       本章实验功能简介：开发板主控芯片通过SCCB协议对ATK-MC5640/ ATK-MC2640模块中的摄像头传感器进行配置等通讯，并通过CAMERA接口获取ATK-MC5640/ ATK-MC2640模块输出的JPEG图像数据，然后将获取到的图像实时的发往至正点原子自研的ATK-XCAM软件。

       2. 硬件资源

       1）LED灯
              LED-IO1

       2）XL9555
              IIC_INT-IO0（需在P5连接IO0）
              IIC_SDA-IO41
              IIC_SCL-IO42

       3）SPILCD
              CS-IO21
              SCK-IO12
              SDA-IO11
              DC-IO40（在P5端口，使用跳线帽将IO_SET和LCD_DC相连）
              PWR- IO1_3（XL9555）
              RST- IO1_2（XL9555）

       4）CAMERA
              OV_SCL-IO38
              OV_SDA- IO39
              VSYNC- IO47
              HREF- IO48
              PCLK- IO45
              D0- IO4
              D1- IO5
              D2- IO6
              D3- IO7
              D4- IO15
              D5- IO16
              D6- IO17
              D7- IO18
              RESET-IO0_5（XL9555）
              PWDN-IO0_4（XL9555）

       3. 原理图
       CAMERA接口与ESP32-S3的连接关系，如下图所示：

图56.2.1 CAMERA接口与ESP32-S3的连接电路图

       56.3 软件设计

       56.3.1 程序流程图
       程序流程图能帮助我们更好的理解一个工程的功能和实现的过程，对学习和设计工程有很好的主导作用。下面看看本实验的程序流程图：

图56.3.1.1 程序流程图

       56.3.2 程序解析
       在本章节中，我们主要关注两个文件：lwip_demo.c和lwip_demo.h。lwip_demo.h文件主要声明了lwip_demo函数，这部分相对简单，所以我们暂不详细解释。主要关注点是lwip_demo.c文件中的函数。在lwip_demo函数中，我们配置了相关的TCPClient参数，并创建了一个名为lwip_send_thread的发送数据线程。这个线程通过调用scokec函数来发送数据到服务器。接下来，我们将分别详细解释lwip_demo函数和lwip_send_thread任务。

1. /* 需要自己设置远程IP地址 */
   
2. #define IP_ADDR   "192.168.2.245"
   
3. 
   
4. #define LWIP_DEMO_RX_BUFSIZE         100               /* 最大接收数据长度 */
   
5. #define LWIP_DEMO_PORT               8080                 /* 连接的本地端口号 */
   
6. #define LWIP_SEND_THREAD_PRIO        10                /* 发送数据线程优先级 */
   
7. /* 接收数据缓冲区 */
   
8. uint8_t g_lwip_demo_recvbuf[LWIP_DEMO_RX_BUFSIZE];
   
9. 
   
10. /* 数据发送标志位 */
    
11. uint8_t g_lwip_send_flag;
    
12. int g_sock = -1;
    
13. int g_lwip_connect_state = 0;
    
14. static void lwip_send_thread(void *arg);
    
15. 
    
16. 
    
17. /**
    
18. * @brief       发送数据线程
    
19. * @param       无
    
20. * @retval      无
    
21. */
    
22. void lwip_data_send(void)
    
23. {
    
24. xTaskCreate(lwip_send_thread, "lwip_send_thread", 2 * 1024,
    
25. NULL, LWIP_SEND_THREAD_PRIO, NULL);
    
26. }
    
27. 
    
28. /**
    
29. * @brief       lwip_demo实验入口
    
30. * @param       无
    
31. * @retval      无
    
32. */
    
33. void lwip_demo(void)
    
34. {
    
35.     int err;
    
36.     struct sockaddr_in atk_client_addr;
    
37.     int recv_data_len;
    
38.     char *tbuf;
    
39.    
    
40.     lwip_data_send();                                                /* 创建发送数据线程 */
    
41.    
    
42.     while (1)
    
43.     {
    
44. sock_start:
    
45.         g_lwip_connect_state = 0;
    
46.         atk_client_addr.sin_family = AF_INET;              /* 表示IPv4网络协议 */
    
47.         atk_client_addr.sin_port = htons(LWIP_DEMO_PORT);       /* 端口号 */
    
48.         atk_client_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP_ADDR);   /* 远程IP地址 */
    
49.         g_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);/* 可靠数据流交付服务既是TCP协议 */
    
50.         memset(&(atk_client_addr.sin_zero), 0,
    
51.                sizeof(atk_client_addr.sin_zero));
    
52.         
    
53.         tbuf = malloc(200);                                     /* 申请内存 */
    
54.         sprintf((char *)tbuf, "Port:%d", LWIP_DEMO_PORT);       /* 客户端端口号 */
    
55.         lcd_show_string(5, 170, 200, 16, 16, tbuf, MAGENTA);
    
56.         
    
57.         /* 连接远程IP地址 */
    
58.         err = connect(g_sock, (struct sockaddr *)&atk_client_addr,
    
59. sizeof(struct sockaddr));
    
60. 
    
61.         if (err == -1)
    
62.         {
    
63.             lcd_show_string(5, 190, 200, 16, 16, "State:Disconnect", MAGENTA);
    
64.             g_sock = -1;
    
65.             closesocket(g_sock);
    
66.             free(tbuf);
    
67.             vTaskDelay(10);
    
68.             goto sock_start;
    
69.         }
    
70. 
    
71.         lcd_show_string(5,190,200,16,16,"State:Connection Successful",MAGENTA);
    
72.         g_lwip_connect_state = 1;
    
73.         
    
74.         while (1)
    
75.         {
    
76.             recv_data_len = recv(g_sock,g_lwip_demo_recvbuf,
    
77.                                  LWIP_DEMO_RX_BUFSIZE,0);
    
78.             if (recv_data_len <= 0 )
    
79.             {
    
80.                 closesocket(g_sock);
    
81.                 g_sock = -1;
    
82.                 lcd_fill(5, 190, lcd_self.width,320, WHITE);
    
83.                 lcd_show_string(5,190, 00,16,16,"State:Disconnect", MAGENTA);
    
84.                 free(tbuf);
    
85.                 goto sock_start;
    
86.             }
    
87. 
    
88.             vTaskDelay(1);
    
89.         }
    
90.     }
    
91. }
    
92. 
    
93. /**
    
94. * @brief       发送数据线程函数
    
95. * @param       pvParameters : 传入参数(未用到)
    
96. * @retval      无
    
97. */
    
98. void lwip_send_thread(void *pvParameters)
    
99. {
    
100.     pvParameters = pvParameters;
     
101.    
     
102.     camera_fb_t *camera_frame = NULL;
     
103.     while (1)
     
104.     {
     
105.         if (g_lwip_connect_state == 1) /* 有数据要发送 */
     
106.         {
     
107.             camera_frame = esp_camera_fb_get();
     
108.             write(g_sock, camera_frame->buf, camera_frame->len);
     
109.             esp_camera_fb_return(camera_frame);
     
110.         }
     
111.         
     
112.         vTaskDelay(1);
     
113.     }
     
114. }

复制代码

       在上述源码中，首先创建了一个用于发送ESP32-S3设备数据的任务。然后，对TCPClient进行网络参数配置，并调用connect函数来建立与远程服务器的连接。当连接成功时，系统将进入接收轮询任务。如果出现断开连接的情况，系统将尝试重新连接服务器。在发送线程中，发送数据前会检查连接标志位。如果标志位有效，则通过write函数发送摄像头图像数据。

       56.4 下载验证
       在程序中，首先需要设置好能够连接的网络账号和密码。然后，使用笔记本电脑作为终端，确保它与ESP32-S3设备处于同一网络段内。当ESP32-S3设备成功连接到网络时，它的LCD显示屏上会显示相应的内容：

图56.4.1 设备连接到网络时，LCD显示的信息

       打开视频传输上位机，然后配置网络参数，如TCPServer协议、端口号等，最后点击连接，如下图所示。

图56.4.1 视频传输上位机显示内容