基于Hi3516开发板的智能相机设计方案

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概述

本Demo是基于Hi3516开发板，使用开源OpenHarmony3.0-LTS开发的应用。通过获取摄像头数据，实现预览拍照以及路视频等功能。并且通过后台AI服务识别唤醒词来进行语音控制拍照及录视频。

1. 应用运行效果图：

此为相机的预览界面。

2. 智能相机使用示意图

如上图所示，用户对着相机说对应的唤醒词，相机收集到对应的音频，经过AI服务识别对应的文字，最后传到相机进行对应的操作。

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快速上手

1. 开发环境准备

硬件准备

1. 预装windows系统的PC机

2. Hi3516DV300 IoT Camera开发板

3. USB转串口线、网线（Windows工作台通过USB转串口线、网线与Hi3516DV300 开发板连接）

Linux编译服务器基础环境准备

开发基础环境由windows 工作台和Linux 编译服务器组成。windows 工作台可以通过samba 服务或ssh 方式访问Linux编译服务器。其中windows 工作台用来烧录和代码编辑，Linux编译服务器用来编译OpenHarmony代码，为了简化步骤，Linux编译服务器推荐安装Ubuntu20.04。

安装和配置Python

• 打开Linux终端。

• 输入如下命令，查看python版本号，需要使用python3.7以上版本,否则参考 系统基础环境搭建。

python3 --version

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• 安装并升级Python包管理工具（pip3）

sudo apt-get install python3-setuptools python3-pip -ysudo pip3 install --upgrade pip

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安装LLVM

• 下载LLVM工具。

• 解压LLVM安装包至~/llvm路径下。

tar -zxvf llvm.tar -C ~/

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• 设置环境变量

vim ~/.bashrc

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将以下命令拷贝到.bashrc文件的最后一行，保存并退出。

export PATH=~/llvm/bin:$PATH

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• 使环境变量生效

source ~/.bashrc

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安装hb

运行如下命令安装hb。

python3 -m pip install --user ohos-build

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设置环境变量

vim ~/.bashrc

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将以下命令拷贝到.bashrc文件的最后一行，保存并退出

export PATH=~/.local/bin:$PATH

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执行如下命令更新环境变量

source ~/.bashrc

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执行"hb -h"，有打印以下信息即表示安装成功

usage: hb
OHOS build system
positional arguments: {build,set,env,clean}  build        Build source code  set         OHOS build settings  env         Show OHOS build env  clean        Clean output
optional arguments: -h, --help      show this help message and exit

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Hi3516开发环境准备

将Linux shell改为bash，查看shell是否为bash，在终端运行如下命令

ls -l /bin/sh

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如果显示为“/bin/sh -> bash”则为正常，否则请按以下方式修改：

sudo rm -rf /bin/shsudo ln -s /bin/bash /bin/sh

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安装编译依赖基础软件（仅Ubuntu 20+需要）

sudo apt-get install build-essential && sudo apt-get install gcc && sudo apt-get install g++ && sudo apt-get install make && sudo apt-get install zlib* && sudo apt-get install libffi-dev

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安装文件打包工具

打开Linux编译服务器终端。运行如下命令，安装dosfstools。

sudo apt-get install dosfstools

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运行如下命令，安装mtool

sudo apt-get install mtools

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运行如下命令，安装mtd-utils

sudo apt-get install mtd-utils

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安装hc-gen

• 打开Linux编译服务器终端。

• 下载hc-gen工具。

• 解压hc-gen安装包到Linux服务器~/hc-gen路径下。

tar -xvf hc-gen-0.65-linux.tar -C ~/

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• 设置环境变量

vim ~/.bashrc

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将以下命令拷贝到.bashrc文件的最后一行，保存并退出。

export PATH=~/hc-gen:$PATH

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• 使环境变量生效

source ~/.bashrc

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安装Java 虚拟机环境

• 打开Linux编译服务器终端

• 安装Java运行时环境（JRE）

sudo apt-get install default-jre

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• 安装Java sdk开发工具包

sudo apt-get install default-jdk

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PS:

java虚拟机是应用签名打包时才会用到的，SDK中默认的3个系统应用是需要签名打包，所以需要安装java虚拟机，没有安装的话，应用签名打包时会报如下错误：

如果不涉及到应用的签名打包，可以不用安装此环境。

源码下载&&编译准备

环境搭完后，就该准备代码了。

OpenHarmony源码下载方法多种多样，本文重点介绍linux + repo方式下载。

下载repo

curl https://gitee.com/oschina/repo/raw/fork_flow/repo-py3 > /usr/local/bin/repochmod a+x /usr/local/bin/repopip3 install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple requests

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下载OpenHarmony源码

#特别注意：请下载OpenHarmony 3.0 LTS 版本，后续会更新支持OpenHarmony其他版本repo init -u git@gitee.com:openharmony/manifest.git -b OpenHarmony-3.0-LTS --no-repo-verifyrepo sync -crepo forall -c 'git lfs pull'

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下载智能相机代码

具体仓库地址: knowledge_demo_smart_home

通过git命令下载(方便后期代码上传管理，建议先将仓库fork到自己账号目录，然后再下载)：

git clone git@gitee.com:xxxxxxx/knowledge_demo_smart_home.git
其中xxxxxxx为fork后相关账号名字。

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代码拷贝

a. 在OpenHarmony的vendor目录下新建一个team_x的目录：

mkdir vendor/team_x

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b. 将下载的智能中控屏代码的代码拷贝到新建的team_x下面：

cp -rf ../knowledge_demo_smart_home/dev/team_x/smart_camera/ vendor/team_x/

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到此，代码就准备完成，可以进行编译了。

2. 代码编译

代码目录结构

在编译代码前，可以先了解一下代码目录结构,我们的demo主要包含2个部分，一个是相机(demo_cameraApp)，负责相机相关功能，其次就是AI语音识别服务(demo_keyword_spotting),否则语音是采集以及识别。

demo_cameraApp 代码目录结构:

|—— BUILD.gn       // 编译脚本|—— resources       // 资源文件|—— config.json       // 安装包所需要的json文件|—— include| |—— smart_camera_ability.h   // 入口类的头文件| |—— smart_camera_ability_slice.h // 相机页面类定义的头文件| |—— camera_manager.h    // 相机功能封装类的头文件| |—— event_listener.h    // 监听事件类的头文件| |—— server_socket.h     // socket 服务相关接口的头文件| |__ ui_config.h      // 相机UI相关宏定义的头文件||__ src |—— smart_camera_ability.cpp |—— smart_camera_ability_slice.cpp // 相机页面相关实现 |—— camera_manager.cpp    // 相机功能封装类的实现 |__ server_socket.c     // socket 服务相关接口的实现,主要用来接收ai识别后的结果

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demo_keyword_spotting 代码目录结构:

|—— BUILD.gn       // 编译脚本|—— kws_app.cpp       // 应用入口|—— kws_manager.cpp      // 语音识别管理相关实现|—— kws_manager.h      // 语音识别管理头文件|—— audio_cache.cpp      // 语音采集相关实现|—— audio_cache.h      // 语音采集头文件|—— client_socket.c      // socket 服务相关接口的实现,主要用来发送识别后的结果|__ client_socket.h      // socket 服务相关接口的头文件

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特别说明：AI语音识别服务是一个后台服务应用，因此我们需要通过设置让它自启动，配置文件如下

vendor/team_x/smart_camera/init_configs/init_liteos_a_3516dv300.cfg

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具体修改步骤：

• 在services服务模块最后添加以下代码

"services" : [ . . . {  "name" : "kws_app",  "path" : ["/bin/smart_kws_app"],  "uid" : 2,  "gid" : 2,  "once" : 0,  "importance" : 0,  "caps" : [] }]

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在jobs模块中找到"name" : "post-init",在"cmd"的最后加上”start kws_app“

 { "name" : "post-init", "cmds" : [  .  .  .  "start kws_app" ]}

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代码编译

源码和环境准备完后，接下来就是编译，编译涉及的指令有2条，hb set和hb build -f 。

hb set -- 设置工程目录和选择对应的目标，通过键盘的上下键来选择。

hb build -f -- 开始全量编译。（hb build 为增量编译）

编译完后会生成对应整个系统固件(u-boot-hi3516dv300.bin,OHOS_Image.bin,rootfs_vfat.img, userfs_vfat.img)以及我们应用对应的so文件。

其中u-boot-hi3516dv300.bin在device/hisilicon/hispark_taurus/sdk_liteos/uboot/out/boot/：

OHOS_Image.bin,rootfs_vfat.img,以及userfs_vfat.img在out目录下：

对应的libsmart_camera.so在out/hispark_taurus/smart_camera/usr/lib/ 目录下：

AI服务可执行程序在out/hispark_taurus/smart_camera/bin/ 目录下:

以下表格为所有生成的固件及对应的位置：

3. 固件烧录

烧录工具选择

固件编译完后，是需要烧录到单板的。这里我们用的是HiTool工具烧录的。(HiTool工具下载地址:HiHope官网)

烧录步骤

打开HiTool工具，如下图：

烧写步骤按照图中标注即可。点击烧入后，烧录工具会提示重新上电，此时重启单板即可。

烧录结果

烧录成功后，会弹出如下提示，单板也会自行启动。

烧录失败的话需要根据失败提示查找一下原因。一般情况需要检查一下串口是否连接正常，网线是否正确插入，IP是否选择正常等。

查看IP的方法：当单板上电后并正确插入网线后，点击工具上刷新按钮，此时单板IP会自动添加到服务器IP列表中。

IDE烧录

另外，OpenHarmony官网有提供一种通过IDE来烧录的，具体烧录步骤请参考文档：3516上快速运行Hello OHOS。

特别说明

如果是第一次烧录程序的话，单板在启动的时候需要设置bootargs，否则不能正常启动。单板第一次启动会停在hisilicon界面：

我们需要输入以下指令：

setenv bootcmd "mmc read 0x0 0x80000000 0x800 0x4800; go 0x80000000";setenv bootargs "console=ttyAMA0,115200n8 root=emmc fstype=vfat rootaddr=10M rootsize=20M rw";saveenvreset

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到此，烧录已经完成，设备也正常启动。

4. 应用安装

打包应用

本demo是以安装包的形式安装到系统中启动运行的。因此，在安装应用前，需要将应用打包成安装包。

将编译好的libsmart_camera.so文件与工程目录下的res以及config.json文件通过压缩打包成zip格式(三个文件直接压缩，不能压缩文件夹)，并将后缀名改为hap(smart_camera.hap)。

挂载NFS

应用打包后，我们是通过NFS方式将单板挂载到本地，通过相关的指令来安装的，NFS挂载方法参照社区文章：Hi3516通过NFS挂载方式与Windows共享文件。

安装

通过nfs是单板连接到本地电脑后，我们可以通过bm安装指令进行安装。bm 安装工具在系统编译完后会自动生成，路径在:

out/hispark_taurus/smart_camera/dev_tools/bin/

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由于bm默认安装的应用为已经签名的应用，所以我们在安装前需要先将签名去掉。

 bm set -s disable    // 去签名 bm install -p filename   // 安装应用filename， filename需要指定路径

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安装完后桌面会显示对应应用的ICON，直接点击ICON即可以启动相机的应用。

5. 使用指南

由于本demo涉及到摄像头的读写，故需要申请了相关的权限。在使用本demo前需要在setting中打开对应的权限。具体操作：

• 点击 setting-->应用-->smart_camera，然后将所有权限打开。

• 本demo带有相机的所有功能，包含预览，拍照，录像以及跳转到图库查看对应拍的图片和录制的视频。

• 本demo最主要的功能是语音控制相机，需要对准板子上的mic风说唤醒词，目前支持2个唤醒词(Hi,xiaowen以及Nihao,wenwen)，分别对应控制相机的拍照以及录像功能。