查看“2008 CM4 HDMI IN mini”的源代码

== '''关键词''' ==
树莓派、Raspberry Pi、CM4核心板、RPiOS、视频采集、HDMI、RTMP推流、直播

== '''一、简介''' ==
CM4 HDMI视频采集卡是基于树莓派CM4核心板所设计的，针对有视频采集需求的用户的低成本方案，支持eMMC版本和不带eMMC版本的CM4核心板。

== '''二、硬件资源''' ==
1. 一个千兆网口；

2. 一路支持 4K 分辨率的 HDMI 输出；

3. 一路支持 1080p 分辨率的 HDMI 输入；

4. 三路 USB2.0 Host；

5. 一路 USB2.0 Device。

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== '''三、系统烧写及设置''' ==
本文档采用树莓派OS进行测试。
树莓派OS的版本为2024-10-22-raspios-bookworm-arm64.img.xz，树莓派OS下载地址：

https://www.raspberrypi.com/software/operating-systems/#raspberry-pi-os-64-bit

=== 3.1 TF卡烧写 ===
如果核心板没有eMMC，则系统可从TF卡启动或NVME SSD启动。此处介绍从TF卡启动系统。

==== 3.1.1 使用树莓派镜像烧录器烧写 ====
首先在Windows端安装树莓派镜像烧录器，下载地址：https://www.raspberrypi.com/software/

安装完毕后将TF卡插入读卡器，读卡器插入PC的USB口，然后打开软件：

Raspberry Pi Device：选择Raspberry Pi 4；

请选择需要写入的操作系统：选择Raspberry Pi OS(64-bit)，为从树莓派官网下载系统镜像烧写（需联网）；选择Use Custom，则需要自行选择硬盘上已经下载的系统镜像（无需联网）；

储存卡：选择所需烧入的TF卡（即插在PC的USB接口的卡）；

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选择完毕后按“NEXT”，建议点击“编辑设置”，将一些参数预设置进烧写软件，之后在系统启动时就不必再次设置，便于使用。

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需要使用预设置的按“是”，不需要使用预设置的按“不”，进入下一页，点击“是”，就开始烧写及验证完整性，烧写完毕后按提示取下卡即可

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以上介绍的是烧写树莓派OS，烧写Ubuntu系统或者OpenWrt系统也是用类似的操作，只是在“请选择需要写入的操作系统”时，需要选择Use Custom，然后选择预先下载的镜像即可。

==== 3.1.2 使用balenaEtcher烧写 ====
首先在Windows端安装balenaEtcher，下载地址：https://etcher.balena.io/#download-etcher

将TF卡插入读卡器，读卡器插入PC的USB口，然后打开软件：

从文件烧录：选择预先下载的树莓派OS或者Ubuntu系统镜像；

选择目标磁盘：选择所需烧入的TF卡（即插在PC的USB接口的卡）；

然后点击“现在烧录！”，就开始烧录了，等待烧录完毕即可。

http://www.mcuzone.com/wiki/0005_MPS2242_2280/0005_MPS2242_2280_05.jpg

烧写完成后，将TF卡从读卡器中取下，塞进扩展板的TF卡卡槽，上电后即可进入系统。

=== 3.3 eMMC烧写 ===
如果核心板具有板载eMMC，则系统将会忽略TF卡，而从eMMC启动。

要烧写系统到eMMC，首先需要在PC上安装驱动包，下载地址：

http://www.mcuzone.com/down/Software.asp?ID=10000623

安装后使用跳线帽短接扩展板BOOT脚（在CM4核心板旁边，即使用跳线帽将两个针脚连接起来）。

使用'''''USB Type A-C数据线'''''将扩展板上的USB OTG接口（即扩展板的USB Type-C口）连接至电脑。

http://www.mcuzone.com/wiki/2008_CM4_HDMI_IN_mini/2008_CM4_HDMI_IN_mini_06.jpg

连接上电脑之后，打开计算机的设备管理器，查看是否有新的USB设备出现。在下图中的是名称为“BCM2711 Boot”的USB设备：

http://www.mcuzone.com/wiki/2007_CM4_LoRa_4G/2007_CM4_LoRa_4G_63.jpg

PC的开始菜单的所有程序下，Raspberry Pi下面有个rpiboot：

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_66.jpg

打开这个软件，计算机会将eMMC或者TF卡格式化并分区：

http://www.mcuzone.com/wiki/2008_CM4_HDMI_IN_mini/2008_CM4_HDMI_IN_mini_07.jpg

稍等片刻，在资源管理器中会出现一个分区（本例中的分区名为bootfs，具体名称视实际情况而不同）：

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_67.jpg

接下来我们就可以使用balenaEtcher软件对这个分区进行烧写了。

打开balenaEtcher软件，第一项点击“从文件烧录”，选择你要烧录到eMMC的文件，第二项选择上面的那个bootfs分区，然后点击“现在烧录”，就开始烧录文件了：

http://www.mcuzone.com/wiki/2007_CM4_LoRa_4G/2007_CM4_LoRa_4G_61.jpg

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等烧写完成后，将之前插上的跳线帽拔下来，然后重新给系统上电，待系统启动即可。

== '''四、树莓派OS下的视频捕捉''' ==

=== 4.1 准备工作 ===
在树莓派终端中输入lsusb，确保有红框中的视频设备：

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输入ls /dev/video*，确保有/dev/video0：

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有了 video0设备之后，我们就可以开始后续的视频采集和视频推流直播的操作。

视频采集卡上有两个HDMI接口，HDMI IN接口是视频输入接口，接视频输入源（即采集源）；HDMI OUT接口是视频输出接口，接显示器，显示在CM4上运行的系统。

=== 4.2 使用VLC软件进行视频捕捉 ===
树莓派OS已经默认安装了VLC软件，在左上角树莓派标志—Sound & Video，可以找到VLC软件，点击打开软件：

http://www.mcuzone.com/wiki/2008_CM4_HDMI_IN_mini/2008_CM4_HDMI_IN_mini_11.jpg

点击“Tools - Preferences”，点击Video选项卡，把Display中的Output设置为“OpenGL for Embedded Systems 2 video output”：

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保存后就可以查看输入源了。

点击“Media - Open Capture Device...”，在Capture Device选项卡中，按下图设置音视频设备：

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设置完毕后点击“Play”按钮，即可查看输入源的实时图像：

http://www.mcuzone.com/wiki/2008_CM4_HDMI_IN_mini/2008_CM4_HDMI_IN_mini_14.jpg

如果需要捕捉视频，则在Capture Device选项卡中设置完毕后，点击“Play”按钮旁边的箭头，再点击“Convert”：

http://www.mcuzone.com/wiki/2008_CM4_HDMI_IN_mini/2008_CM4_HDMI_IN_mini_15.jpg

在弹出的窗口中，Settings下的Profile中，建议选择“Video - H.264 + MP3 (MP4)”，当然也可以按照自己的需求选择其它的视频格式：

http://www.mcuzone.com/wiki/2008_CM4_HDMI_IN_mini/2008_CM4_HDMI_IN_mini_16.jpg

然后点击“Browse”按钮，选择捕捉的视频的存放位置，再点击“Save”：

http://www.mcuzone.com/wiki/2008_CM4_HDMI_IN_mini/2008_CM4_HDMI_IN_mini_17.jpg

最后点击“Start”按钮，即可进行视频捕捉：

http://www.mcuzone.com/wiki/2008_CM4_HDMI_IN_mini/2008_CM4_HDMI_IN_mini_18.jpg

我们录制了一段3分57秒的视频，视频具体参数如下：

<syntaxhighlight lang="Pycon">General

Complete name               : C:\Users\Mcuzone\DesktopMcuzone\2008_CM4_HDMI_IN_mini\mcuzonemcu4.mp4

Format                      : MPEG-4

Format profile              : Base Media

Codec ID                    : isom (mp41/avc1)

File size                   : 43.3 MiB

Duration                    : 3 min 57 s

Overall bit rate            : 1 530 kb/s

Encoded date                : UTC 2024-11-29 01:53:31

Tagged date                 : UTC 2024-11-29 01:53:31

Writing application         : vlc 3.0.21 stream output

Video

ID                          : 2

Format                      : AVC

Format/Info                 : Advanced Video Codec

Format profile              : Baseline@L4

Format settings, CABAC      : No

Format settings, RefFrames  : 1 frame

Codec ID                    : avc1

Codec ID/Info               : Advanced Video Coding

Duration                    : 3 min 57 s

Bit rate                    : 1 401 kb/s

Width                       : 1 920 pixels

Height                      : 1 080 pixels

Display aspect ratio        : 16:9

Frame rate                  : 5.000 FPS

Color space                 : YUV

Chroma subsampling          : 4:2:0

Bit depth                   : 8 bits

Scan type                   : Progressive

Bits/(Pixel*Frame)          : 0.135

Stream size                 : 39.6 MiB (91%)

Writing library             : x264 core 164 r3095 baee400

Encoding settings           : cabac=0 / ref=1 / deblock=0:-1:-1 / analyse=0:0x11 / me=dia / subme=0 / psy=1 / psy_rd=1.00:0.15 / mixed_ref=0 / me_range=16 / chroma_me=1 / trellis=0 / 8x8dct=0 / cqm=0 / deadzone=21,11 / fast_pskip=1 / chroma_qp_offset=0 / threads=6 / lookahead_threads=1 / sliced_threads=0 / nr=0 / decimate=1 / interlaced=0 / bluray_compat=0 / constrained_intra=0 / bframes=0 / weightp=0 / keyint=250 / keyint_min=5 / scenecut=0 / intra_refresh=0 / rc=crf / mbtree=0 / crf=23.0 / qcomp=0.60 / qpmin=10 / qpmax=51 / qpstep=4 / ip_ratio=1.40 / aq=0

Language                    : English

Encoded date                : UTC 2024-11-29 01:53:31

Tagged date                 : UTC 2024-11-29 01:53:31

Color range                 : Limited

Color primaries             : BT.709

Transfer characteristics    : BT.709

Matrix coefficients         : BT.470 System B, BT.470 System G

Audio

ID                          : 1

Format                      : MPEG Audio

Format version              : Version 1

Format profile              : Layer 2

Codec ID                    : 6B

Duration                    : 3 min 57 s

Bit rate mode               : Constant

Bit rate                    : 128 kb/s

Maximum bit rate            : 3 336 Mb/s

Channel(s)                  : 2 channels

Sampling rate               : 44.1 kHz

Compression mode            : Lossy

Stream size                 : 3.62 MiB (8%)

Language                    : English

Encoded date                : UTC 2024-11-29 01:53:31

Tagged date                 : UTC 2024-11-29 01:53:31</syntaxhighlight>

=== 4.3 使用Guvcview软件进行视频捕捉 ===
需要安装Guvcview软件。在树莓派终端中输入：

<code>sudo apt install guvcview</code>

安装完毕后，在左上角树莓派标志—Sound & Video，可以找到Guvcview软件，点击打开软件，软件默认使用/dev/video0作为输入源：

08.jpg