《ESP32-S3使用指南—IDF版 V1.6》第五十六章 网络摄像头实验

第五十六章 网络摄像头实验
1）实验平台：正点原子DNESP32S3开发板
2）章节摘自【正点原子】ESP32-S3使用指南—IDF版 V1.6
3）购买链接：https://detail.tmall.com/item.htm?&id=768499342659
4）全套实验源码+手册+视频下载地址：http://www.openedv.com/docs/boards/esp32/ATK-DNESP32S3.html
5）正点原子官方B站：https://space.bilibili.com/394620890
6）正点原子DNESP32S3开发板技术交流群：132780729

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"
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];
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);
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. }
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));
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.         }
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.             }
88.             vTaskDelay(1);
89.         }
90.     }
91. }
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

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