一、开发环境介绍
开发板：友善之臂Tiny4412
LCD型号: S702 、分辨率: 800*480
Linux内核版本: Linux 3.5
摄像头: USB免驱摄像头
文本显示采用矢量字库, FreeType引擎。
完整项目代码下载地址(包含矢量字库源码和编译安装方法): https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/16680219
二、核心代码
注意: 文本编码必须是UTF-8编码．
#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <sys/ioctl.h> #include <sys/mman.h> #include <linux/videodev2.h> #include <poll.h> #include <string.h> #include <linux/fb.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #include <wchar.h> #include <time.h> #include <string.h> #include <locale.h> #include <ft2build.h> #include FT_FREETYPE_H #include FT_STROKER_H /*定义一个结构体存放矢量字体的配置*/ struct FREE_TYPE_CONFIG { FT_Library library; FT_Face face; FT_GlyphSlot slot; FT_Vector pen; /* untransformed origin */ FT_Error error; FT_BBox bbox; FT_Glyph glyph; }; struct FREE_TYPE_CONFIG FreeTypeConfig; typedef unsigned int u32; typedef unsigned short u16; typedef unsigned char u8; /*全局变量*/ int lcd_fd; unsigned char *lcd_mem_p=NULL; //保存LCD屏映射到进程空间的首地址 struct fb_var_screeninfo vinfo; struct fb_fix_screeninfo finfo; int video_fd; char *video_buff_buff[4]; /*保存摄像头缓冲区的地址*/ int video_height=0; int video_width=0; unsigned char *lcd_display_buff; //LCD显存空间 /*函数声明*/ void LCD_WritePoint(int x,int y,int c); int LCD_ReadPoint(int x,int y); /* LCD显示矢量字体的位图信息 * bitmap : 要显示的字体的矢量位图 * x : 显示的x坐标 * y : 显示的y坐标 */ void LCD_DrawBitmap(FT_Bitmap* bitmap,FT_Int x,FT_Int y) { FT_Int i,j,p,q; FT_Int x_max=x+bitmap->width; FT_Int y_max=y+bitmap->rows; /* 将位图信息循环打印到屏幕上 */ for(i=x,p=0;i<x_max;i++,p++) { for(j=y,q=0;j<y_max;j++,q++) { if((i>x_max)||(j>y_max)||(i<0)||(j<0))continue; if(bitmap->buffer[q*bitmap->width+p]!=0) { LCD_WritePoint(i, j,0xFF0033); } else { //LCD_WritePoint(i, j,0xFFFFFF); } } } } /* 函数功能: 初始化FreeType配置 */ int InitConfig_FreeType(char *font_file) { FT_Error error; /*1. 初始化freetype库*/ error=FT_Init_FreeType(&FreeTypeConfig.library); if(error) { printf("freetype字体库初始化失败.\n"); return -1; } /*2. 打开加载的字体文件*/ error=FT_New_Face(FreeTypeConfig.library,font_file,0,&FreeTypeConfig.face); if(error) { printf("矢量字体文件加载失败.\n"); return -2; } return 0; } /* 函数功能: 释放FreeType配置 */ void FreeType_Config(void) { FT_Done_Face(FreeTypeConfig.face); FT_Done_FreeType(FreeTypeConfig.library); } /* 函数功能: 在LCD屏显示一串文本数据 函数参数: u32 x 坐标位置 u32 y 坐标位置 u32 size 字体大小 wchar_t *text 显示的文本数据 */ int LCD_DrawText(u32 x,u32 y,u32 size,wchar_t *text) { FT_Error error; int i = 0; int bbox_height_min = 10000; int bbox_height_max = 0; /*3. 设置字符的像素的大小为size*size*/ error=FT_Set_Pixel_Sizes(FreeTypeConfig.face,size,0); if(error) { printf("字符的像素大小设置失败.\n"); return -1; } /*4. 设置字体文件的轮廓的插槽*/ FreeTypeConfig.slot=FreeTypeConfig.face->glyph; /* 设置坐标为原点坐标 * 将LCD坐标转换成笛卡尔坐标 * 单位是 1/64 Point */ FreeTypeConfig.pen.x=x*64; FreeTypeConfig.pen.y=(vinfo.yres-size-y)*64; /*5. 循环的将文字显示出来*/ for(i=0;i<wcslen(text);i++) { FT_Set_Transform(FreeTypeConfig.face,0,&FreeTypeConfig.pen); //设置字体的起始坐标位置 /*装载字符编码，填充face的glyph slot成员*/ error=FT_Load_Char(FreeTypeConfig.face,text[i],FT_LOAD_RENDER); if(error) { printf("装载字符编码失败.\n"); return -1; } /*通过glyph slot来获得glyph*/ FT_Get_Glyph(FreeTypeConfig.slot,&FreeTypeConfig.glyph); /*通过glyph来获得cbox*/ FT_Glyph_Get_CBox(FreeTypeConfig.glyph,FT_GLYPH_BBOX_TRUNCATE,&FreeTypeConfig.bbox); /*获得字体高度的最大值和最小值*/ if(bbox_height_min>FreeTypeConfig.bbox.yMin)bbox_height_min=FreeTypeConfig.bbox.yMin; if(bbox_height_max<FreeTypeConfig.bbox.yMax)bbox_height_max=FreeTypeConfig.bbox.yMax; /*画点，把笛卡尔坐标转换成LCD坐标*/ LCD_DrawBitmap(&FreeTypeConfig.slot->bitmap, FreeTypeConfig.slot->bitmap_left, vinfo.yres-FreeTypeConfig.slot->bitmap_top); if(FreeTypeConfig.slot->bitmap_left+size*2>vinfo.xres) { FreeTypeConfig.pen.x=0; //更新X坐标位置 FreeTypeConfig.pen.y=(vinfo.yres-size-y-size)*64; //更新Y坐标位置 } else { /* 更新原点坐标位置 */ FreeTypeConfig.pen.x+=FreeTypeConfig.slot->advance.x; FreeTypeConfig.pen.y+=FreeTypeConfig.slot->advance.y; } } return 0; } // 将char类型转化为wchar // src: 源 // dest: 目标 // locale: 环境变量的值，mbstowcs依赖此值来判断src的编码方式 void CharToWchar(char *src, wchar_t *dest) { // 根据环境变量设置locale setlocale(LC_CTYPE,"zh_CN.utf8"); // mbstowcs函数得到转化为需要的宽字符大小: 计算char转为wcchar存放时实际占用空间大小. // 也可以直接传入一个大数组代替 //w_size=mbstowcs(NULL, src, 0) + 1; mbstowcs(dest, src, strlen(src)+1); } /** * 画点函数 */ void LCD_WritePoint(int x,int y,int c) { unsigned int *p=(unsigned int *)(lcd_display_buff+vinfo.xres*y*vinfo.bits_per_pixel/8+x*vinfo.bits_per_pixel/8); *p=c; } /** * 读点函数 */ int LCD_ReadPoint(int x,int y) { int c; unsigned int *p=(unsigned int *)(lcd_display_buff+vinfo.xres*y*vinfo.bits_per_pixel/8+x*vinfo.bits_per_pixel/8); c=*p; return c; } /*初始化摄像头设备*/ int VideoDev_Init(const char *dev_path) { /*1. 打开摄像头设备*/ video_fd=open(dev_path,2); if(video_fd<0)return -1; /*2. 设置摄像头的输出图像尺寸与图像格式*/ struct v4l2_format video_format; memset(&video_format,0,sizeof(struct v4l2_format)); video_format.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; //捕获设备 video_format.fmt.pix.height=480; video_format.fmt.pix.width=800; video_format.fmt.pix.pixelformat=V4L2_PIX_FMT_YUYV; if(ioctl(video_fd,VIDIOC_S_FMT,&video_format))return -2; printf("当前摄像头支持的分辨率:%dx%d\n",video_format.fmt.pix.width,video_format.fmt.pix.height); if(video_format.fmt.pix.pixelformat!=V4L2_PIX_FMT_YUYV) { printf("当前摄像头不支持YUYV格式输出.\n"); return -3; } else { video_height=video_format.fmt.pix.height; video_width=video_format.fmt.pix.width; printf("当前摄像头支持YUYV格式输出.\n"); } /*3. 申请缓冲区*/ struct v4l2_requestbuffers video_requestbuffers; memset(&video_requestbuffers,0,sizeof(struct v4l2_requestbuffers)); video_requestbuffers.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; video_requestbuffers.count=4; video_requestbuffers.memory=V4L2_MEMORY_MMAP; if(ioctl(video_fd,VIDIOC_REQBUFS,&video_requestbuffers))return -4; printf("成功申请的缓冲区数量:%d\n",video_requestbuffers.count); /*4. 得到每个缓冲区的地址: 将申请的缓冲区映射到进程空间*/ struct v4l2_buffer video_buffer; memset(&video_buffer,0,sizeof(struct v4l2_buffer)); int i; for(i=0;i<video_requestbuffers.count;i++) { video_buffer.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; video_buffer.index=i; video_buffer.memory=V4L2_MEMORY_MMAP; if(ioctl(video_fd,VIDIOC_QUERYBUF,&video_buffer))return -5; /*映射缓冲区的地址到进程空间*/ video_buff_buff[i]=mmap(NULL,video_buffer.length,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,video_fd,video_buffer.m.offset); printf("第%d个缓冲区地址:%#X\n",i,video_buff_buff[i]); } /*5. 将缓冲区放入到采集队列*/ memset(&video_buffer,0,sizeof(struct v4l2_buffer)); for(i=0;i<video_requestbuffers.count;i++) { video_buffer.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; video_buffer.index=i; video_buffer.memory=V4L2_MEMORY_MMAP; if(ioctl(video_fd,VIDIOC_QBUF,&video_buffer))return -6; } /*6. 启动摄像头采集*/ int opt_type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; if(ioctl(video_fd,VIDIOC_STREAMON,&opt_type))return -7; return 0; } /* 将YUV格式数据转为RGB */ void yuv_to_rgb(unsigned char *yuv_buffer,unsigned char *rgb_buffer,int iWidth,int iHeight) { int x; int z=0; unsigned char *ptr = rgb_buffer; unsigned char *yuyv= yuv_buffer; for (x = 0; x < iWidth*iHeight; x++) { int r, g, b; int y, u, v; if (!z) y = yuyv[0] << 8; else y = yuyv[2] << 8; u = yuyv[1] - 128; v = yuyv[3] - 128; r = (y + (359 * v)) >> 8; g = (y - (88 * u) - (183 * v)) >> 8; b = (y + (454 * u)) >> 8; *(ptr++) = (b > 255) ? 255 : ((b < 0) ? 0 : b); *(ptr++) = (g > 255) ? 255 : ((g < 0) ? 0 : g); *(ptr++) = (r > 255) ? 255 : ((r < 0) ? 0 : r); if(z++) { z = 0; yuyv += 4; } } } /* LCD显示屏初始化 */ int LCD_Init(const char *dev_path) { /*1. 打开设备文件*/ lcd_fd=open(dev_path,2); if(lcd_fd<0) { return -1; } /*2. 获取可变参数*/ if(ioctl(lcd_fd,FBIOGET_VSCREENINFO,&vinfo))return -2; printf("屏幕X:%d 屏幕Y:%d 像素位数:%d\n",vinfo.xres,vinfo.yres,vinfo.bits_per_pixel); //分配显存空间,完成图像显示 lcd_display_buff=malloc(vinfo.xres*vinfo.yres*vinfo.bits_per_pixel/8); /*3. 获取固定参数*/ if(ioctl(lcd_fd,FBIOGET_FSCREENINFO,&finfo))return -3; printf("smem_len=%d Byte,line_length=%d Byte\n",finfo.smem_len,finfo.line_length); /*4. 映射LCD屏物理地址到进程空间*/ lcd_mem_p =(unsigned char *)mmap(0,finfo.smem_len,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,lcd_fd,0); //从文件的那个地方开始映射 memset(lcd_mem_p,0xFFFFFFFF,finfo.smem_len); return 0; } //[root@wbyq code]# ./app /dev/video15 simhei.ttf //[root@wbyq code]# date -s "2020-09-19 09:39:20" //编译程序记得加上-lfreetype int main(int argc,char **argv) { if(argc!=3) { printf("传参格式:./app </dev/videoX> <矢量字体文件>\n"); return 0; } /*初始化配置FreeType*/ InitConfig_FreeType(argv[2]); /*1. 初始化摄像头*/ printf("摄像头初始化状态:%d\n",VideoDev_Init(argv[1])); /*2. 初始化LCD显示屏*/ printf("LCD显示屏的初始化状态:%d\n",LCD_Init("/dev/fb0")); /*3. 读取摄像头的数据*/ struct pollfd video_fds; video_fds.events=POLLIN; video_fds.fd=video_fd; struct v4l2_buffer video_buffer; memset(&video_buffer,0,sizeof(struct v4l2_buffer)); unsigned char *rgb_buffer=malloc(video_height*video_width*3); unsigned char *rgb_p; int w,h; int x0; unsigned char r,g,b; unsigned int c; time_t sec; struct tm c_timedate; char time_date[50]; wchar_t time_date_wchar[100]; x0=(vinfo.xres-video_width)/2; //摄像头图片显示的起始位置 while(1) { /*等待摄像头采集数据*/ poll(&video_fds,1,-1); /*得到缓冲区的编号*/ video_buffer.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; video_buffer.memory=V4L2_MEMORY_MMAP; ioctl(video_fd,VIDIOC_DQBUF,&video_buffer); //printf("当前采集OK的缓冲区编号:%d,地址:%#X\n",video_buffer.index,video_buff_buff[video_buffer.index]); /*对缓冲区数据进行处理*/ yuv_to_rgb(video_buff_buff[video_buffer.index],rgb_buffer,video_width,video_height); /*将图像数据显示在LCD屏幕上*/ rgb_p=rgb_buffer; for(h=0;h<video_height;h++) { for(w=0;w<video_width;w++) { b=*rgb_p++; g=*rgb_p++; r=*rgb_p++; c=r<<16|g<<8|b<<0; LCD_WritePoint(w+x0,h,c); /*绘制像素点到LCD屏*/ } } /*获取本地时间*/ sec=time(NULL); //获取当前系统的秒单位时间 localtime_r(&sec,&c_timedate); //将秒单位时间转为结构体返回 sprintf(time_date,"%d-%d-%d %d:%d:%d",c_timedate.tm_year+1900,c_timedate.tm_mon+1,c_timedate.tm_mday,c_timedate.tm_hour,c_timedate.tm_min,c_timedate.tm_sec); //printf("time_date=%s\n",time_date); //char类型转Wchar CharToWchar(time_date,time_date_wchar); LCD_DrawText(x0,0,32,L"实训楼六楼"); LCD_DrawText(x0,32,32,time_date_wchar); //显示屏进行显示: 将显存空间的数据拷贝到LCD屏进行显示 memcpy(lcd_mem_p,lcd_display_buff,vinfo.xres*vinfo.yres*vinfo.bits_per_pixel/8); /*将缓冲区放入采集队列*/ ioctl(video_fd,VIDIOC_QBUF,&video_buffer); } /*4. 关闭视频设备*/ close(video_fd); return 0; }
三、编译与运行效果
[root@wbyq code]# ./app /dev/video15 simhei.ttf 当前摄像头支持的分辨率:640x480 当前摄像头支持YUYV格式输出. 成功申请的缓冲区数量:4 第0个缓冲区地址:0XB6CE9000 第1个缓冲区地址:0XB6C53000 第2个缓冲区地址:0XB6BBD000 第3个缓冲区地址:0XB6B27000 摄像头初始化状态:0 屏幕X:800 屏幕Y:480 像素位数:32 smem_len=4608000 Byte,line_length=3200 Byte LCD显示屏的初始化状态:0
