智能猫眼的实现是采用流媒体协议RTSP

OpenAtom OpenHarmony 2022-05-16 2774

OpenAtom OpenHarmony

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描述

前言

智能猫眼是一种家居安防产品。是安装在防盗门上的一种嵌入式设备，可以通过摄像头获取图像显示至手机应用中，这样老人或者小孩就可以看清门外的情况。

智能猫眼的实现是采用流媒体协议 RTSP。该协议定义了程序如何通过 IP 网络传送多媒体数据。RTSP 多用于安防摄像头、车载监控、网络直播等场景应用。本文档旨在讲解在 OpenAtom OpenHarmony（以下简称“OpenHarmony"） 1.0.1 release 下将 Hi3518EV300 编码后的 H.265 视频格式（H.265 是一种视频编码格式，可以由 OpenHarmony 媒体子系统产生），通过 RTSP 传输显示到手机的应用中。

 

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注：Hi3518EV300是 润和Hi3518 HiSpark IPC AI摄像头开发板套件 

 

如上图片：Hi3518EV300 设备将捕获到的图像通过 RTSP 发送到手机应用中并显示出来。

 

开发流程

RTSP 采用 Server/Client 模式，在本样例场景中 Hi3518EV300为RTSP Server，手机应用为 RTSP Client。在 RTSP 体系结构包含 RTSP和RTP（实时传输协议）两种协议，其中 RTSP 协议用于建立连接与传输多媒体控制命令（开始、暂停、结束等），RTP 协议用来传输多媒体数据（音频、视频）。

RTSP Server 的实现分为如下几步：

●设置 Wi-Fi：将手机与 Hi3518EV300 在同一网络中；

●环形缓存区：将媒体子系统中编码出的 H.265 数据存入环形缓存中；

●RTSP：RTSP Server 通过 RTSP 与 RTSP Client 交互控制信息；

●RTP ：RTSP Server 收到PLAY命令后从环形缓存中获取 H.265 数据并使用 RTP 协议发送。

如下图所示：

 

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如何运行 RTSP Server 可以参考文章智能猫眼 3518 开发样例，下面根据该文章讲解 RTSP Server 的实现流程。

代码结构：


├── smart_door_viewer_3518│   ├── BUILD.gn                                      // 编译构建│   ├── include│   │   ├── camera_sample.h                   // 摄像头操作头文件│   │   ├── rtp.h                                         // rtp协议传输头文件│   │   ├── rtsp_log.h                                // 打印调试头文件│   │   └── rtsp_server.h                           // rtsp头文件│   └── src│       ├── camera_sample.cpp                 // 摄像头实现│       ├── main.cpp                                   // 主函数│       ├── rtp.cpp                                       // rtp协议实现│       └── rtsp_server.cpp                         // rtsp协议实现├── foundation              │   └── multimedia│       └── media_lite│           ├── frameworks│           │   └── recorder_lite │           │       ├── recorder.cpp                //增加获取摄像头H.265数据实现类接口│           │       ├── recorder_impl.cpp       //增加获取摄像头H.265数据实现│           │       └── recorder_impl.h           //增加获取摄像头H.265数据实现定义│           └── interfaces│               └── kits│                   └── recorder_lite│                       └── recorder.h                 //增加应用层获取摄像头H.265数据实现类接口定义

 

设置Wi-Fi

设置 Wi-Fi 连接热点 ssid 为“Smedia”psk为“12345678”。

在文件 wpa_supplicant.conf 中修改如下：


country=GBctrl_interface=udpnetwork={    ssid="SMedia"    psk="12345678"}

 

设备启动后输入：


./bin/wpa_supplicant -iwlan0 -c/etc/wpa_supplicant.conf

 

输入 ifconfig 可查看到连接成功后的 IP 地址：

 

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环形缓存区

在媒体子系统中，为了同步 RTSP Server 应用获取 H.265 数据须设计一个环形缓冲区。缓冲区总大小为 16*256K 长度的数组。put 为媒体子系统存放缓冲区的偏移值，get 为 RTSP Server（Hi3518EV300）线程获取缓冲区的偏移值，缓存区定义在文件 recorder_impl.h 下。


constexpr uint32_t RING_BUFF_MAX_CNT = 16;constexpr uint32_t RING_BUFF_SIZE = 256*1024;

 

具体实现如下：

初始情况下偏移值 put 与 get 的位置均在开头。

 

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当 RTSP Server 启动后媒体子系统填充 buff，偏移值 put 向前移。

 

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RTSP Server 通过偏移值 get 获取到视频编码数据后释放 buff，偏移值 get 向前移。

 

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当 put 与 get 偏移超过 16 时重新置 1 因此形象地称为环形缓冲区，其中 get 永远在 put 后且间距不会超过 3 个 buff，实现是在 rtsp Server 中设置同步时间。

 

OpenHarmony

 

代码实现逻辑：当 RTSP Server 运行到 RTP 时才会往缓冲区存放数据(ringStatus 标志位设置为 true)。存入缓冲区的首帧是从关键帧（帧头为 0x40 与 0x01 与 startFramFlag 标志位为 true）开始，后续所有帧都会保存到缓冲区中（saveFlag 标志位设置为 true,startFramFlag 标志位为 false），在函数 VideoSourceProcess 下实现。


if ((iNumber < RING_BUFF_MAX_CNT) && (ringStatus == true)) {    if((startFramFlag == true) &&(buffer.dataAddr[4]==0x40)        && (buffer.dataAddr[5]==0x01)) {        if (memcpy_s(ringFifo[iPut].buffer, RING_BUFF_SIZE, buffer.dataAddr, buffer.dataLen) != EOK) {            MEDIA_INFO_LOG("[Error] memcpy_s");         } else {            ringFifo[iPut].size = buffer.dataLen;            iPut = addring(iPut);            iNumber++;            startFramFlag = false;            saveFlag = true;        }     } else {         if(saveFlag == true) {             if (memcpy_s(ringFifo[iPut].buffer, RING_BUFF_SIZE, buffer.dataAddr, buffer.dataLen) != EOK) {                MEDIA_INFO_LOG("[Error] memcpy_s");              } else {                 ringFifo[iPut].size = buffer.dataLen;                 iPut = addring(iPut);                 iNumber++;                       }          }      }}

 

RTSP

RTSP Server 与 RTSP Client 通过 RTSP 协议收发控制命令，其基本流程如下：

●OPTION：首先 Client 连接到 Server 并发送 OPTION 命令，Server 立刻返回所支持的命令（OPTION、DESCRIBE、SETUP、PLAY、TEARDOWN）；

●DESCRIBE：Client 发送描述命令（DESCRIBE），Server 通过一个 SDP 描述来进行反馈，反馈信息包括流数量、媒体类型等信息；

●SETUP：Client 分析 SDP 描述，并为会话中发送建立命令(SETUP)，告诉 Server 用于接收媒体数据的端口；

●PLAY：连接建立完成后，Client 发送一个播放命令(PLAY)，Server 就开始在 UDP 上传送媒体流（RTP包）到 Client；

●TERADOWN：最后 Client 可发送一个终止命令(TERADOWN)来结束流媒体会话。

其交互流程如下所示：

 

OpenHarmony

 

在文件 rtsp_server.cpp 中，RTSP Server 收到 OPTION 后回复服务器提供的可用命令（OPTION、DESCRIBE、SETUP、PLAY、TEARDOWN）。

函数实现如下：


static void RtspOptions(char* sendBuff, RtspClientInfo &rtspCliInfo){    sprintf(sendBuff, "RTSP/1.0 200 OK
"                    "CSeq: %d
"                    "Public: OPTIONS, DESCRIBE, SETUP, PLAY, TEARDOWN
"                    "
",                    rtspCliInfo.rtspCseq);}

 

RTSP Server 收到 DESCRIBE 后回复 SDP （SDP 信息为会话名称和目的、会话持续时间、媒体类（音频、视频等）、传输协议（RTP/UDP/IP等）、媒体编码格式（H.264、H.265 等）、接收媒体的相关信息端口和格式等。）信息。

函数实现如下：


static void RtspDescribe(char* sendBuff, RtspClientInfo &rtspCliInfo){    char sdp[512];
    memset(sdp, 0, sizeof(sdp));    sprintf(sdp, "v=0
"                 "o=- 973 1 IN IP4 192.168.1.103
"                 "t=0 0
"                 "a=control:*
"                 "m=video 0 RTP/AVP 96
"                 "a=rtpmap:96 H265/90000
"                 "a=control:track0

");    sprintf(sendBuff, "RTSP/1.0 200 OK
CSeq: %d
"                    "Content-Base: %s
"                    "Content-type: application/sdp
"                    "Content-length: %d

"                    "%s",                    rtspCliInfo.rtspCseq,                    "rtsp://192.168.1.127:8554/test.264",                    strlen(sdp),                    sdp);}

 

RTSP Server 收到 SETUP 后回复传输模式（采用 RTP 传输）、端口号信息准备 play。

函数实现如下：


static void RtspStep(char* sendBuff, RtspClientInfo &rtspCliInfo){    sprintf(sendBuff,             "RTSP/1.0 200 OK
"            "CSeq: %d
"            "Transport: RTP/AVP;unicast;client_port=55532-55532;"            "server_port=%d-%d
"            "Session: 66334873
"            "
",            rtspCliInfo.rtspCseq, rtspCliInfo.clientPort, rtspCliInfo.clientPort + 1);}

 

RTSP Server 收到 PLAY 后回复 Range 的值为"npt=0.0000-"，表示从开始播放，默认一直播放！随后发送视频流数据。


static void RtspPlay(char* sendBuff, RtspClientInfo &rtspCliInfo){    sprintf(sendBuff, "RTSP/1.0 200 OK
"                "CSeq: %d
"                "Range: npt=0.000-
"                "Session: 66334873; timeout=60

",                rtspCliInfo.rtspCseq);}

 

程序运行后使用 wireshark 抓取报文如下：

 

OpenHarmony

 

RTP

RTSP 会话进行到 PLAY 后就可启动 RTP 发送视频流数据，RTP 包分为 RtpHeader（Rtp 头）加 payload(负载数据)，在文件 rtp.cpp 下的 UdpSendFrame 函数中。

RtpHeader

●csrcLen csrc 计数，在没有 RTP 混频器的情况下通常为 0

●extension 扩展名，必须为 0

●padding 填充位，不得使用填充，默认为 0

●version 版本号为 2

●payloadType 数据帧类型 96（H.265）

●marker 将一帧分片时区分头片

●seq 序列号为了以每片为单位

●timestamp 时间戳以每帧为单位

●ssrc 数据信源号


rtpPacket.rtpHeader.csrcLen = 0;rtpPacket.rtpHeader.extension = 0;rtpPacket.rtpHeader.padding = 0;rtpPacket.rtpHeader.version = 2;
rtpPacket.rtpHeader.payloadType = 96;
rtpPacket.rtpHeader.ssrc = 10;
rtpPacket.rtpHeader.timestamp = timestamp;timestamp += 90000/25;

 

payload

RTP 包最大为 1400 个字节，因此打包分为两种：

1.若 H.265 帧小于 1400 个字节时可放至一个 rtp 包中；

2.若 H.265 帧大于 1400 个字节时，则需要分片打包在多个 rtp 中；

当文件小于 1400 时直接放到 pyahload 中发送。


if (s32NalBufSize <= RTP_MAX_PKT_SIZE) {      if (memcpy_s(rtpPacket.payload, s32NalBufSize, pNalBuf, s32NalBufSize) != EOK){        SAMPLE_INFO("memcpy_s");    return -1;    }    rtpPacket.rtpHeader.marker   = 1;    rtpPacket.rtpHeader.seq = seq++;    ret = UdpSendPacket(&rtpPacket, s32NalBufSize);    sendBytes += ret;    SAMPLE_INFO("sendBytes->%d", sendBytes);}

 

若 H.265 帧大于 1400 个字节时就必须进行分片封包处理。则要设置 PayloadHdr、FU（Fragmentation Units）、DONL 暂不涉及可以省略，其中 PayloadHdr 固定为 49。


   0                   1                   2                   3    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+   |    PayloadHdr (Type=49)       |   FU header   | DONL (cond)   |   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-|   | DONL (cond)   |                                               |   |-+-+-+-+-+-+-+-+                                               |   |                         FU payload                            |

 

FUheader 格式为：S 置 1 表示起始片，E 置 1 表示最后片，FuType 就是实际的 Nal type 类型。


  +---------------+  |0|1|2|3|4|5|6|7|  +-+-+-+-+-+-+-+-+  |S|E|  FuType   |  +---------------+ 

 

函数中实现如下：


int pktNum = s32NalBufSize / RTP_MAX_PKT_SIZE;         int remainPktSize = s32NalBufSize % RTP_MAX_PKT_SIZE;    int i, pos, head_len;    head_len = 2;    pos = head_len;     for(i = 0; i < pktNum; i++)    {      rtpPacket.rtpHeader.seq = seq++;            rtpPacket.payload[0] = 49 << 1;      rtpPacket.payload[1] = 1;      rtpPacket.payload[2] = (naluType & 0x7E)>>1;      if (i == 0) {         rtpPacket.rtpHeader.marker = 1;        rtpPacket.payload[2] |= 0x80; // start      }      else if (remainPktSize == 0 && i == (pktNum - 1)){        rtpPacket.rtpHeader.marker = 0;        rtpPacket.payload[2] |= 0x40; // end      }      if (memcpy_s(rtpPacket.payload + head_len + 1, RTP_MAX_PKT_SIZE, pNalBuf+pos, RTP_MAX_PKT_SIZE) != EOK) {        SAMPLE_INFO("memcpy_s");          return -1;      }            ret = UdpSendPacket(&rtpPacket, RTP_MAX_PKT_SIZE + head_len + 1);      if (ret < 0) {        SAMPLE_ERROR("rtpSendPacket is error");        goto cleanup;      }      sendBytes += ret;      pos += RTP_MAX_PKT_SIZE;    }    if (remainPktSize > 0)    {      {        rtpPacket.payload[0] = 49 << 1;        rtpPacket.payload[1] = 1;        rtpPacket.payload[2] = (naluType & 0x7E)>>1;        rtpPacket.payload[2] |= 0x40; // end      }      if (memcpy_s(rtpPacket.payload + head_len + 1, remainPktSize, pNalBuf+pos, remainPktSize) != EOK) {        SAMPLE_INFO("memcpy_s");          return -1;      }      rtpPacket.rtpHeader.seq = seq++;      ret = UdpSendPacket(&rtpPacket, remainPktSize+head_len+1);      if(ret < 0)      {        SAMPLE_ERROR("rtpSendPacket is error");        goto cleanup;      }      sendBytes += ret;    }

 

程序运行后使用 wireshark 抓取报文如下：

 

OpenHarmony

 

RTSP Client

RTSP Client 实现使用手机 APP”完美播放器“。

准备一台手机，在手机应用市场中搜索”完美播放器“并下载安装。

 

OpenHarmony

 

打开菜单选择网址播放。

 

OpenHarmony

 

输入 rtsp 播放地址，其中 ip 地址 10.42.0.54为Hi3518EV300中Wi-Fi 的地址。

 

OpenHarmony

 

 

总结

丰富多样的 OpenHarmony 开发样例离不开广大合作伙伴和开发者的贡献，如果你也想把自己开发的样例分享出来，欢迎把样例提交到 OpenHarmony 知识体系 SIG 仓来，共建开发样例请参考如何共建开发样例。

 

审核编辑 ：李倩

 


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