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。

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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。

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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：

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

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打开这个软件，计算机会将eMMC或者TF卡格式化并分区：

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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）：

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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：

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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：

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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：

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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”：

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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：

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

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最后点击“Start”按钮，即可进行视频捕捉：

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'''''注意：视频捕捉时时不能观看输入源的图像。'''''

我们录制了一段3分57秒的视频，视频具体参数如下：

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=== 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，直接显示输入源的图像：

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点击“Video Controls”选项卡，可以设置各类视频参数，分辨率最大支持1920*1080：

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“Audio Controls”选项卡中，可以设置各类音频参数：

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设置完毕后，点击按钮栏中的“Cap. Video”按钮即可捕捉视频，'''此时视频窗口仍然可以继续显示输入源的图像。'''

软件会自动将生成视频保存在主目录下，视频捕捉完毕点击“Stop Video”按钮，稍等片刻（即“Stop Video”变成“Cap. Video”）视频即保存完毕：

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我们录制了一段4分12秒的视频，视频具体参数如下：

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== '''五、树莓派OS下的视频推流直播''' ==

=== 5.1 安装视频推流软件 ===

==== 5.1.1 安装软件 ====
我们采用OBS作为视频推流软件。安装命令为：

<code>sudo apt update</code>

<code>sudo apt install libfdk-aac2 libfdk-aac-dev</code>

<code>sudo apt install obs-studio</code>

安装完毕后，直接点击图标启动OBS，会报显卡驱动错误：

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我们需要在树莓派终端中执行下列命令来启动OBS：

<code>MESA_GL_VERSION_OVERRIDE=3.3 obs</code>

==== 5.1.2 使用脚本启动软件 ====
显然每次这么做很不方便，我们可以使用脚本来直接启动（下面命令中的mcuzone目录为用户主目录，请以实际为准）：

<code>sudo nano /home/mcuzone/obs.sh</code>

在这个文件中，添加：

<code>MESA_GL_VERSION_OVERRIDE=3.3 obs</code>

然后保存并退出，给该文件赋予权限：

<code>sudo chmod +x /home/mcuzone/obs.sh</code>

这样我们就可以通过点击这个obs.sh来启动OBS软件了。

==== 5.1.3 点击图标启动软件 ====
如果想直接点击图标启动OBS，请按下列步骤进行：

点击桌面左上角树莓派图标 - Preferences - Main Menu Editor - Sound & Video

双击“OBS Studio”，在弹出的窗口中，“Command”框中，填入：

<code>/home/mcuzone/obs.sh</code>

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保存后退出，这样就可以点击图标启动OBS了。

==== 5.1.4 开机自启动软件 ====
如果需要开机自启动OBS，需要做如下设置：

<code>sudo mkdir /home/mcuzone/.config/autostart</code>

<code>sudo nano /home/mcuzone/.config/autostart/obs.desktop</code>

在这个obs.desktop文件中添加下列内容：

<code>[Desktop Entry]</code>

<code>Type=Application</code>

<code>Exec=/home/mcuzone/obs.sh</code>

保存后退出，重启系统，就可以在进入桌面后自动启动OBS了。

=== 5.2 获得推流参数 ===

==== 5.2.1 获得b站推流参数 ====
请参阅以下链接：

https://www.bilibili.com/opus/688919050706747398

只需参考第一部分“b站设置”，树莓派端的OBS设置下一节会详细讲解。

通过设置，我们获得了两个参数，分别是服务器地址和串流密钥。

==== 5.2.2 获得微博推流参数 ====

=== 5.3 OBS的推流设置和视频直播 ===

==== 5.3.1 推流设置 ====
启动OBS，以b站直播为例，点击“File - Settings - Stream”，“Service”选择“Custom...”，“Server”填入服务器地址，“Stream Key”填入串流密码：

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然后点击“OK”即设置完毕。

==== 5.3.2 直播源设置： ====
点击“Sources”下的+号，点击“Video Capture Device (V4L2)”：

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直接点击“OK”：

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按下图设置后保存：

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点击“Sources”下的+号，点击“Audio Input Capture (PulseAudio)”：

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直接点击“OK”：

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按下图设置后保存：

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设置完毕后，我们就可以在主界面上看到直播源图像，以及音频音量：

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==== 5.3.3 开始直播 ====
点击“Controls”下面的“Start Streaming”，就可以开始直播了，以b站为例，我们可以通过b站提供的直播地址观看直播：

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如果需要在树莓派端录制直播视频，可以点击“Controls”下面的“Start Recording”，录制完毕后，软件会自动将生成视频保存在主目录下。

我们录制了一段1分49秒的视频，视频具体参数如下：

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