《OKT536N-C测评 》之V4L2控制UVC摄像头显示方案

[SamXie]

《OKT536N-C测评 》之V4L2控制UVC摄像头显示方案

硬件平台

T536芯片配置：

• CPU：1.6GHz,集成四核 Cortex A55、64 位玄铁 E907 RISC V MCU
• 显示：LinuxFB支
• 关键限制：无Mali GPU，无OpenGL硬件加速

测试硬件：720P USB摄像头 + 1080P USB摄像头，通过USB Hub连接。

技术架构

V4L2核心实现

基于V4L2接口的UVC摄像头控制，关键代码实现：

1. 设备初始化与兼容性处理

    // 打开设备
    v4l2Capture1->openDevice(VIDEO_DEVICE_1, false);

    // 查询基本信息
    v4l2Capture1->ioctlQueryCapability();
    v4l2Capture1->ioctlEnumInput();
    v4l2Capture1->ioctlSetInput(0);
    
    // 设置流参数和格式
    v4l2Capture1->ioctlSetStreamParm(2, 25);
    v4l2Capture1->ioctlSetStreamFmt(V4L2_PIX_FMT_YUYV, FRAME_WIDTH, FRAME_HEIGHT);

    // 申请缓冲区并映射到用户空间
    v4l2Capture1->ioctlRequestBuffers();
    return v4l2Capture1->ioctlMmapBuffers();

2. Select机制异步采集

		// 双缓冲避免数据竞争
		uchar *curRgbFrameBuf = selectRgbFrameBuf;
		
		fd_set fds;
		FD_ZERO(&fds);
		FD_SET(cameraFd, &fds);
	
		while(isStreamOn) {
		    // select等待数据就绪
		    ret = select(cameraFd+1, &tmp_fds, NULL, NULL, &tv);
		    if(ret > 0) {
		        // 切换双缓冲
		        curRgbFrameBuf = (curRgbFrameBuf == selectRgbFrameBuf2) ?
		                        selectRgbFrameBuf : selectRgbFrameBuf2;
		
		        // 取帧并转换格式
		        if(ioctlDequeueBuffers(curRgbFrameBuf, originFrameAddr)) {
		            emit captureRgb24FrameSig(curRgbFrameBuf);
		        }
		    }
		}

3. 内存映射与缓冲区管理

    for(int i = 0; i < BUFFER_COUNT; i++) {
        // 查询内核缓冲区信息
        ioctl(cameraFd, VIDIOC_QUERYBUF, &vbuffer);

        // mmap映射到用户空间
        bufferMmapPtr[i].addr = (unsigned char *)mmap(NULL, vbuffer.length,
                                PROT_READ, MAP_SHARED, cameraFd, vbuffer.m.offset);

        if(bufferMmapPtr[i].addr == MAP_FAILED) {
            printf("mmap failed.\n");
            return false;
        }
    }

Qt显示框架

因为没有Mali GPU，无OpenGL硬件加速，软件渲染方案

    // 创建视频显示组件
    videoOutput1 = new PixmapWidget(this);
    videoOutput1->setMinimumSize(480, 360);

    // 信号连接：RGB24数据到Qt显示
    connect(v4l2Capture1, &V4L2Capture::captureRgb24FrameSig,
            this, [this](uchar *rgb24Frame){
        QImage selectImage1(rgb24Frame, FRAME_WIDTH, FRAME_HEIGHT,
                           FRAME_WIDTH*3, QImage::Format_RGB888);
        videoOutput1->setPixmap(QPixmap::fromImage(selectImage1));
        videoOutput1->update();
    });

界面展示

[UI界面截图]

**[实时视频显示效果]**展示640x480分辨率下的实时视频流效果，YUYV格式转RGB24显示

测试结果

1. USB带宽限制，这里尝试两路UVC摄像头同时显示，但不行

• 问题：URB错误-28，Failed to submit URB 0 (-28)
• 解决：降低分辨率，使用MJPEG压缩，modprobe uvcvideo quirks=128

3. CPU占用率

抓拍功能

**[抓拍照片样例]**展示保存的PNG格式截图，640x480分辨率

抓拍实现代码

void saveImage1BtnClickedSlot()
{
    isSaveImage1 = true;  // 设置保存标志
}

// 在信号处理中实际保存
if(isSaveImage1) {
    isSaveImage1 = false;
    selectImage1.save("camera1_" + QTime::currentTime().toString("HHmmsszzz") + ".png",
                     nullptr, 100);
}

核心优势与限制

优势：

• V4L2标准接口，UVC设备兼容性好
• Select机制多线程处理，响应及时
• 代码结构清晰，易于维护和扩展

限制：

• USB 2.0带宽限制，不能同时两路UVC显示
• 无GPU加速，CPU软件渲染性能有限
• 640x480以上分辨率CPU占用率超过20%

总体而言，OKT536N-C在成本控制和基础性能之间找到了很好的平衡点，特别适合对成本敏感但要求稳定可靠的工业应用场景。而且其实因为我这边只有UVC摄像头，没有MIPI CSI摄像头，所以没办法测试和评价，MIPI CSI摄像头是支持多路的，这里的USB2.0本身也不是用作两路UVC摄像头的。