Camera 功能测试指南

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本文档详细介绍如何在 openvela 实时操作系统中测试 Camera 功能。您可以使用 nxcamera 应用程序，配合物理摄像头或虚拟摄像头，完成从环境配置到功能验证的全过程。

一、环境准备

在开始测试前，您需要先在 openvela 系统中准备好摄像头设备。您可以选择使用物理 USB 摄像头，或者在没有物理设备时，使用 Linux 系统提供的虚拟摄像头。

方案 1：使用物理摄像头

识别设备节点。

在您的 Linux 主机上连接 USB 摄像头，然后执行以下命令，查找其设备节点。
```
ls /dev/video*
```
系统将列出所有可用的视频设备，例如：
```
/dev/video0  /dev/video1  /dev/video2  /dev/video3
/dev/video4  /dev/video5
```
配置 openvela 系统。

选择一个设备节点（例如 /dev/video0），然后在 menuconfig 中启用以下配置，将该设备透传给 openvela 系统。
```
CONFIG_VIDEO=y
CONFIG_VIDEO_STREAM=y
CONFIG_HOST_CAMERA_DEV_PATH="/dev/video0"
```

方案 2：使用虚拟摄像头

如果您的开发环境没有物理摄像头，openvela 支持使用虚拟摄像头进行测试。我们推荐在 Linux 主机上采用以下两种方法创建 V4L2（Video4Linux2）虚拟摄像头。

方法一：使用 Vivid 驱动

Vivid 是 Linux 内核自带的虚拟视频驱动，能够模拟多种视频设备功能，是进行测试的便捷选择。

加载 Vivid 驱动。

执行以下命令加载驱动模块。
```
# 加载
sudo modprobe vivid
```
验证虚拟设备。

加载成功后，系统通常会创建 4 个 /dev/video* 设备节点。默认情况下，/dev/video0 为可用的视频采集设备。您可以使用 ffplay 命令来验证它是否正常工作。
```
ffplay /dev/video0
```
如果看到一个彩条或测试图案的视频窗口，则证明虚拟摄像头已成功创建。
(可选)卸载 Vivid 驱动测试结束后，如果需要，可以使用以下命令卸载驱动。
```
# 卸载
sudo modprobe -r vivid
```

方法二：使用 v4l2loopback 和 FFmpeg

此方法允许您将视频文件、屏幕捕获或任何 FFmpeg 支持的视频源作为虚拟摄像头的输入，提供了更高的自定义能力。

安装 v4l2loopback 模块。

在基于 Debian/Ubuntu 的系统上，执行以下命令进行安装。对于其他 Linux 发行版，请使用相应的包管理器。
```
sudo apt-get -y install v4l2loopback-dkms
```
加载 v4l2loopback 模块。
```
sudo modprobe v4l2loopback
```
(可选)在 Ubuntu 20.04+ 上禁用 Secure Boot。

如果模块因签名问题加载失败，您可能需要禁用 Secure Boot。请执行如下命令：
```
sudo apt install mokutil
sudo mokutil --disable-validation

reboot
```
重启后，在 MOK 管理界面中选择 change secure boot state，输入提示的密码字符，然后选择 Disable Secure Boot 并确认。
验证模块加载。

执行 lsmod | grep v4l2loopback 命令，如果看到类似下面的输出，则表明模块已成功加载。
```
v4l2loopback           57344  2
videodev              315392  6 videobuf2_v4l2,v4l2loopback,uvcvideo,videobuf2_common
```
安装 FFmpeg 并推流至虚拟设备。

首先，安装 FFmpeg。
```
sudo apt install ffmpeg
```
然后，使用 FFmpeg 捕获桌面并将其作为视频流推送到 /dev/video0 设备。
```
ffmpeg -f x11grab -r 30 -s 640x480 -i $DISPLAY -vcodec rawvideo -pix_fmt yuv420p -threads 0 -f v4l2 /dev/video0
```
说明：该命令捕获分辨率为 640x480、帧率为 30fps 的屏幕内容，并将其转换为 yuv420p (YU12) 格式推流。
验证虚拟摄像头。

打开一个新的终端，使用 ffplay 播放虚拟设备节点。
```
ffplay -i /dev/video0
```
如果您能看到实时屏幕捕获的画面，证明虚拟摄像头工作正常。

二、使用 nxcamera 进行测试

nxcamera 是 openvela 系统中用于摄像头功能验证的命令行应用程序。

步骤 1：配置与编译

启用相关组件。

在 menuconfig 中，您需要启用 nxcamera 应用程序和 libyuv 库。libyuv 用于将摄像头采集的 YUV 原始数据转换为 Framebuffer 所需的 RGB 格式。
```
CONFIG_LIBYUV=y
CONFIG_SYSTEM_NXCAMERA=y
```
重新编译系统。

保存配置并重新编译 openvela 固件。

步骤 2：运行与验证

启动 nxcamera。

在 openvela 的 shell (Nsh) 中，执行 nxcamera 命令启动应用程序。
```
nsh> nxcamera
```
执行测试命令。

依次输入以下命令，配置视频输入源、输出目标，并启动视频流。
- 指定输入设备：
```
nxcamera> input /dev/video
```
- 指定输出设备：
```
nxcamera> output /dev/fb0
```
- 启动视频流：
```
nxcamera> stream 640 480 30 YU12
```
  或者
```
nxcamera> stream 640 480 30 YUYV
```
解读命令参数。
- input: 指定 openvela 系统内的视频输入设备路径。
- output: 指定 openvela 系统内的 Framebuffer 设备路径。
- stream: 依次设置视频流的宽度、高度、帧率和视频格式。
  - 该参数为 FourCC 码。目前 nxcamera 默认仅支持 YUYV 和 YU12 两种格式。请确保此格式与您摄像头（物理或虚拟）输出的格式匹配。
  - nxcamera 的源代码位于 apps/system/nxcamera 目录。如果在调试过程中遇到视频格式不支持的问题，您可以修改源码，调用 libyuv 库中丰富的格式转换函数来支持更多输入格式。
查看结果。

命令执行后，您将看到视频流成功启动的日志。
```
nxcamera> input /dev/video
nxcamera> 
nxcamera> output /dev/fb0
nxcamera> 
nxcamera> stream 640 480 30 YUYV
nxcamera_stream: ==============================
nxcamera_stream: streaming video
nxcamera_stream: ==============================
nxcamera_loopthread: Entry
nxcamera> 
```
此时，在 openvela 模拟的 Framebuffer 显示设备上，您应该能看到来自摄像头（物理或虚拟）的实时图像。
- 物理摄像头在 Framebuffer 上的效果图：
- Vivid 虚拟驱动在 Framebuffer 上的效果图：