使用树莓派制作近距离遥控摄像机

haothree

本帖最后由 xinxincaijq 于 2013-12-10 09:55 编辑

先说一下我这篇文章说的东西做出来是啥，就是一个树莓派+无线网卡+摄像头+移动电源的东西。
基本用法就是只要树莓派开机，就可以用无线设备随时进行视频监控或者视频采集，或者同时做，可移动的无线摄像头。与其他教程不太相同的是，这回树莓派不再是接入无线路由或者其他接入点，而是直接自己作为接入点，不再有依赖外在接入点信号范围的束缚。

其实没啥用，没啥实际用途，真的。做这玩意其实就是想随意弄个随身摄像机啥的，但是又没小屏幕，于是就对手机和平板起了邪念（啥？）

炫耀展示：

基本思路：
装一台Raspbian系统的Raspberry Pi，使用无线网卡配合hostapd作为无线接入点，使用摄像头配合MJPG-Streamer进行图像的实时监控、录制保存或监控录制同时进行，使用移动电源进行移动供电，使用手机或其他移动设备进行无线遥控。

文章目录：

A、开始前准备
B、准备材料
C、制作步骤
   一、安装系统（已安装系统的可以跳过此步）
   二、编译网卡驱动和hostapd
   三、安装DHCP服务
   四、安装mjpg-streamer
   五、变成接入点
   六、脚本准备
   七、遥控器准备：
   八、实战
D、已知缺陷
E、后记
F、资源下载（百度盘）
G、文档更新日志
（请大家根据自己的情况选择跳过个别步骤）

开始前准备：
如果您确定想要着手操作的话，首先您应该了解linux的一些基础知识、ssh，shell和bash基本操作、基本编译等，并且要有一定的英语基础。这是一篇面向有一定基础的读者的文章，文中部分知识在本文中不会详细解释，如果您有什么不懂的地方，你来打我啊，咳咳，建议您先从基础学起。

准备材料：
1、树莓派B型（因为要用到2个USB口）+4G或以上SD卡一张
2、USB无线网卡一根（需要支持无线AP）
3、USB摄像头一个（需要支持MJPG）
4、移动电源一块
5、PC一台，路由器一台，网线一根（这些材料用于第一次安装）
6、无线设备一台（用于无线遥控）

附博主使用的材料：
1、树莓派B型+不太结实的亚克力外壳+8G class10东芝SD卡
2、EDUP MS8512 USB无线网卡
3、罗技C270 USB摄像头
4、爱国者充电宝D5
5、支持无线网络的笔记本一台，无线路由器一台
6、支持wifi的安卓手机一台，Ipad4(4G)一台

博主建议：
1、树莓派的盒子请尽量选择结实的以免携带的时候损坏
2、无线网卡请尽量选择linux下支持的比较好的，博主用的是Realtek芯片的，系统自带的hostapd不支持，MAC修改不支持，BSSID指定不支持（所以3DS无线擦建站一直搞不定）。至于是否外置天线，就随各位爱好吧，无天线的便携性就高，但是无线操作距离就会变低，大家自由取舍。
3、摄像头不是很了解，C270太火了哪的教程都用，虽然我是2010年就买了。

制作步骤：
大家注意到了这个教程中没有显示器，也就是说这次是要在无显示器的情况下安装系统。

一、安装系统 （已安装系统的可以跳过此步）
1、SD卡插读卡器上，读卡器插电脑上，刷raspbian上去，没啥说的
2、SD卡再插到树莓派上，先别急着加电，先用网线把树莓派用网线连接到路由器上，再开机。
3、一段时间后用PC登陆到路由器界面，看树莓派用DHCP获取的IP是多少。

（博主是因为已经长时间在用树莓派了，所以在路由器上写了静态DHCP）

4、使用PC的ssh客户端（推荐用putty，也可脸皮厚点用SecureCRT）登陆到树莓派，根据提示进行首次设置。
（系统装完，搞不定也别来求我）

5、虽然不是必须，不过还是建议大家运行一次rpi-update和apt-get update（没准你的不能用的摄像头就能用了，当然，也没准你的无线网卡就不能用了。）

二、编译网卡驱动和hostapd
虽然raspbian自带非常多的驱动，而且官方源也包含hostapd，然而却并不能支持每一款无线网卡。我手里的这款EDUP-MS8512就是，虽然能驱动起来，可以连wifi，但是hostapd却无法正常工作（芯片是Realtek的，支持不好）。所以建议大家还是自己编译网卡驱动和hostapd。至于教程，参见您网卡驱动中的README。（坑）
小技巧：编译驱动需要内核代码，还需要各种乱七八糟的东西
需要.config文件么，只要998！
gzip -dc /proc/config.gz >.config
需要Module.symvers文件么，只要你够了
wget https://github.com/raspberrypi/firmware/raw/master/extra/Module.symvers
别忘了make modules_prepare
中途可能会报错找不到openssl/opensslv.h，装一个libssl-dev搞定

三、安装DHCP服务
因为接下来要将树莓派作为接入点，使用其他无线设备进行遥控，所以需要DHCP-server为”遥控器”分配IP，具体的，嗯，总之你只要安装isc-dhcp-server这个包就行了。（安装完成时会自行启动，自行启动会因为没有正确的配置文件报错，无视之）

四、安装mjpg-streamer
mjpg-streamer是用于视频的录制和监控的，消耗资源也少，安装步骤，嗯，虽然网上一大堆，不过还是发出来吧蛤蛤。当然也是因为网上很多教程缺胳膊少腿，自己想补充一下，这回就不那么坑了。

1、安装依赖
sudo apt-get install libv4l-dev libjpeg8-dev imagemagick

2、下载源码：
svn co https://svn.code.sf.net/p/mjpg-streamer/code/mjpg-streamer
（比较坑爹的就是Raspbian虽然自带git，但是却不带svn，所以没有安装svn的请先安装svn客户端，包名：subversion）
svn死活抠不下来的朋友，（请感谢我们伟大的方校长并祝愿病魔早些战胜校长），您可以在本文最下方找到我的压缩包，Checked out revision 182.
（在网上搜mjpg-streamer的话可能会搜出一个mjpg-streamer-r63，这个包我在树莓派上亲测编译不成功，看报错应该是环境问题，没有过多尝试，有兴趣的朋友可以研究研究）

3、编译安装：
根据mjpg-streamer的文档，编译需要libjpeg，但是mjpg-streamer的代码依赖是libjpeg7的，我们使用的是libjpeg8，文件名不同，所以要做一个软连接。不然会报错：
mjpg_streamer.c:27:28: fatal error: linux/videodev.h: No such file or directory
compilation terminated.
make: *** [mjpg_streamer.o] Error 1
软连接：sudo ln -s /usr/include/libv4l1-videodev.h /usr/include/linux/videodev.h

进入目录并编译：
cd mjpg-streamer
make USE_LIBV4L2=true clean all

4、功能测试：
执行：
sudo ./mjpg_streamer -i “./input_uvc.so -d /dev/video0 -r 1280×720 -f 12″ -o “./output_http.so -p 8090 -w ./www”
（-r后是分辨率参数，-f后面是帧率，请根据您的摄像头参数进行调整）
之后在PC上打开浏览器，在地址栏填写树莓派的地址+:8090，如果成功的话就会打开mjpg-streamer提供的页面：

证明mjpg_streamer成功编译并运行了，恭喜，您已经搞定一个核心功能点了。
还可以进入stream页面看一下效果

五、变成接入点
要把树莓派的无线网卡变成接入点，其实并不是很难，很多地方都有教程，这里只列出一些必要步骤或基本命令，不做解释。每条命令的具体意义希望大家自己学习。

1、准备无线网卡基本配置
sudo vi /etc/network/interfaces
iface wlan0 inet static
#wpa-roam /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
#iface default inet dhcp
address 10.5.5.1
netmask 255.255.255.224

2、准备hostapd的配置文件（一般是rtl_hostapd_2G，具体请参考网卡驱动中的文档）
vi rtl_hostapd_2G
##### hostapd configuration file ##############################################
interface=wlan0
ctrl_interface=/var/run/hostapd
ssid=rtwap
channel=6
wpa=2
wpa_passphrase=87654321
#bridge=br0

3、准备DHCP的配置文件
sudo vi /etc/dhcp/dhcpd.conf
保证这段生效（具体怎么做请自行领悟）
subnet 10.5.5.0 netmask 255.255.255.224 {
interface wlan0;
  range 10.5.5.26 10.5.5.30;
  option domain-name-servers 8.8.8.8 , 8.8.4.4;
  option domain-name “pi.wifi.catscarlet.com”;
  option routers 10.5.5.1;
  option broadcast-address 10.5.5.31;
  default-lease-time 600;
  max-lease-time 7200;
}

4、准备启动脚本：
（这段其实不应该这么写，这段应该写在无线网卡的配置文件里，也就是interface，使之当插入无线网卡的时候载入，拔出无线网卡的时候卸载。我还没时间仔细研究，所以就对付到启动脚本里了）
sudo vi /etc/init.d/rc.local
在最下方新增两行：
/home/pi/hostapd /home/pi/rtl_hostapd_2G.conf  >> /var/log/hostapd.log
iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j MASQUERADE
（这样AP和NAT就都有了，DHCP开机如果有无线网卡的话会自己载入）

5、开启路由转发
/etc/sysctl.conf
将net.ipv4.ip_forward=0修改为net.ipv4.ip_forward=1

6、功能测试：
重启树莓派，重启后使用无线设备搜索无线信号rtwap，密码87654321，接入，测试是否可以获取IP和DNS，并且确认是否可以上网。

六、脚本准备
根据前面的内容，现在我们的树莓派可以作为无线路由器了，也可以作为视频监控了，那么我们现在只要只要同时启用这两个功能，我们就已经接近目标了。

现在我们的树莓派在接入无线网卡的情况下开机，就可以作为无线路由使用，所以关于连接方面我们可以不再操心了，只要一心关注如何进行视频的监控和采集即可。
这里提供三个脚本（可在文章末尾打包下载）

pi@raspberrypi ~ $ cat 1_start-mjpeg_streamer.sh
cd ~/src/mjpg-streamer/
sudo nohup ./mjpg_streamer -i “./input_uvc.so -d /dev/video0 -r 1280×720 -f 12″ -o “./output_http.so -p 8090 -w ./www” &
pi@raspberrypi ~ $ cat 2_start-record.sh
cd ~/src/mjpg-streamer/
sudo nohup ./mjpg_streamer -i “./input_uvc.so -d /dev/video0 -r 1280×720 -f 12″ -o “./output_file.so -f /home/pi/tmp/” &
sudo nohup ./mjpg_streamer -i “./input_file.so -f /home/pi/tmp/” -o “./output_http.so -p 8090 -w ./www” &
pi@raspberrypi ~ $ cat 3_stop-mjpeg_streamer.sh
sudo killall mjpg_streamer
pi@raspberrypi ~ $

第一个脚本是后台开启视频监控，只能进行监控，不做记录；
第二个脚本是后台开启视频采集并进行实时监控，在做记录的同时可以开浏览器进行监控。记录的文件存放在 /home/pi/tmp/ 中
第三个是干掉楼上两个关闭已开启的视频监控和采集
脚本意义请自行理解并修改，这里不再多述。

七、遥控器准备：
一般的无线设备都可以作为遥控器，带有无线网卡的笔记本，安卓手机或平板，ios设备，只要有SSH客户端和支持stream的浏览器即可。

浏览器推荐：
实测PC的Firefox、Chrome可用，IE10不可用；ipad的Safari可用。因为我手机不清楚浏览器核心是什么就不提了。

移动设备ssh客户端推荐：
安卓系统如果有终端模拟器则可以直接用ssh，没有的话可以安装一款名叫connectbot的应用（谷歌Play）
ipad可以安装一款名叫vSSH Lite的应用（App Store），本人没有iphone和WP，这里就不乱推荐了。

八、实战
无线监控：
重启过的树莓派应该已经可以进行无线接入了（不能的话就请自行排错吧，这个只能靠经验累积了）
使用无线设备接入树莓派，并确认接入成功。
使用SSH客户端打开地址：pi@10.5.5.1

进入到放置三个脚本的目录：

执行./1_start-mjpeg_streamer.sh （这里说一个小技巧，输入./1之后直接按下tap键<如果有的话>，bash会自动补全，这也是为什么3个脚本都是用数字开头的原因）

进程运行起来了。
再打开浏览器，输入地址：http://10.5.5.1:8090

再点击Stream进入监控页

如果想片平查看可以点上面那个here链接

近乎大功告成

录制+监控：
回到ssh，执行./3_stop-mjpeg_streamer.sh把刚才那个仅监控不录制的进程干掉
之后执行./2_start-record.sh，执行之后树莓派就开始录制了，同时可以继续进入http://10.5.5.1:8090进行监控，堪比一台小型录像机。
录制的文件保存在/home/pi/tmp下，是一堆图片文件，需要进一步转换才能编程视频，请自行解决。

注：在不干掉录制进程的情况下，mjpeg_streamer会一直写文件，请人工保证别把分区写爆了。有一定基础的话可以再搞一个分区专门做存储。

完成：

现在，拔掉电源，拔掉网线，把移动电源准备好，树莓派往你喜欢的地方随便一扔吧。
请不要用於非法用途。

已知缺陷：
1、连接到树莓派之后会因为占用wifi资源，无线设备将无法上网。笔记本可以在接入有线网络的情况下调整路由规避，但平板和手机就没办法了。
2、有些情况下摄像头或无线网卡会因为耗电过大，导致树莓派主板供电不足，系统或网卡重启，导致IP丢失。大家按心情自行解决吧
3、整套东西都只关心图像，对声音完全没有获取，很是遗憾。
4、因为没有使用usb hub，所以一个接口接了无线网卡，一个接口接了摄像头，没有空余的接口再连接U盘或者其他存储设备了，所以请准备好足够的SD卡空间。不过720p 12fps，每秒的大小不足1M，io不是问题。
5、操作方面现在只能靠ssh进行操作。其实mjpeg_streamer已经提供了web模板，只要稍微改改模板就可以完全依靠浏览器进行控制了。未来神马的就交给你拯救了。

后记：
其实不写网卡编译教程的原因很简单，一家网卡一个方法，写的不好反而会误导人，干脆不写。编译东西，大家应该首先看每个包的README。被奶大的孩子永远长不大。
另外近期发现树莓派的内核从3.6+更新到3.10+了，导致一大堆驱动都不能用了，包括个人编译的和内核自带的，话说系统自带的驱动在内核升级之后就不能用是个什么鬼逻辑啊，难道不知道先祖产品都是怎么死的了么？

另外我并没有打算把这个提交到git或者svn的想法。
这个实在太小了，编程的精华在于思路，而不是代码。能理解我要做的是什么，哪里做得好，哪里更待优化，才是正道。单纯的在那抄写代码，农民都不如。
这个东西的扩展性很高，如果有实力和条件的话就可以继续加做遥控车甚至是机器人，相比之下一个小小的视频录制功能只够塞牙缝的。

资源下载（百度盘）：
mjpg-streamer_svn_r182.tar（Checked out revision 182.）
linux-rpi-3.6.y.tar linux-rpi-3.10.y.zip（这是从git上抠下来的，在windows上测试没问题，但是在pi上解压就报错，估计他们打包的时候脑残的把权限也打进去了）
摄像头控制脚本123 Module.symvers