—— 從驅動配置、Yocto 構建，到 OpenCV 實戰

在樹莓派上運行攝像頭，在官方的 Raspberry Pi OS 可能很簡單，但在 Yocto 項目中，需要手動配置驅動、設備樹、軟件依賴 才能確保攝像頭正常工作。本篇文章從 BSP 驅動配置、Yocto 關鍵配置、OpenCV 實戰 講解如何 讓樹莓派攝像頭在 Yocto 鏡像中正常運行，并最終在 屏幕上實時顯示畫面。

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1?? Yocto 關鍵知識點

在 Yocto 項目中，攝像頭的支持依賴：

📌 關鍵點

1. BSP（Board Support Package）配置

   • 設備樹（Device Tree）確保攝像頭硬件被正確注冊
   • config.txt 配置 GPU、攝像頭固件

2. 內核（Kernel）驅動

   • bcm2835-v4l2 模塊：用于支持 V4L2 攝像頭設備
   • libcamera：現代化的攝像頭用戶空間 API
   • v4l-utils：V4L2 設備管理工具

3. 鏡像構建（Yocto Bitbake）

   • IMAGE_INSTALL 確保安裝 libcamera、ffmpeg、opencv
   • IMAGE_FEATURES 使系統支持 GUI 顯示
   • systemd 啟動腳本 讓攝像頭 開機自動運行

4. 用戶空間（User Space）

   • ffmpeg 錄制視頻
   • v4l2-ctl 進行攝像頭測試
   • OpenCV 進行實時圖像處理

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2?? 驅動配置：設備樹 & 內核

📌 2.1 設備樹（Device Tree）配置

樹莓派的攝像頭使用 MIPI CSI-2 接口，在設備樹中需要正確注冊。

修改 Yocto BSP config.txt，確保系統啟用攝像頭：

# 讓系統自動檢測攝像頭
camera_auto_detect=1
# 啟用 VC4-KMS 顯示驅動，支持 `libcamera`
dtoverlay=vc4-kms-v3d
# 啟用攝像頭固件支持
start_x=1
# GPU 預留 128MB 內存（攝像頭和 GUI 需要）
gpu_mem=128

🔹 關鍵點

• camera_auto_detect=1 讓樹莓派 自動檢測攝像頭
• dtoverlay=vc4-kms-v3d 讓 libcamera 和 ffmpeg 可以正確訪問攝像頭
• start_x=1 讓 GPU 能夠處理 ISP（圖像信號處理）

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📌 2.2 加載攝像頭驅動

在 Yocto 里，攝像頭驅動需要手動加載：

modprobe bcm2835_v4l2

確保 bcm2835_v4l2 被自動加載：

echo "bcm2835_v4l2" >> /etc/modules

🔹 驅動解釋

• bcm2835-v4l2 是 樹莓派的 V4L2（Video4Linux）驅動
• 讓 /dev/video0 設備正確生成
• libcamera 需要 vc4-kms-v3d 和 bcm2835-v4l2 才能正常工作

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3?? Yocto 鏡像配置

為了讓 Yocto 鏡像包含攝像頭所需的軟件，修改 rpi-test-image.bb：

# 繼承 rpi-test-image
include recipes-core/images/rpi-test-image.bb# 添加 SSH 服務器，方便遠程調試
IMAGE_INSTALL:append = " openssh openssh-sftp-server"# 啟用 X11 圖形界面支持
IMAGE_FEATURES += "x11-base x11-sato splash"# 安裝攝像頭相關軟件
IMAGE_INSTALL += " libcamera libcamera-apps v4l-utils"# 安裝 ffmpeg 和 OpenCV
IMAGE_INSTALL  += " ffmpeg opencv opencv-apps python3-opencv"

🔹 關鍵點

• libcamera 用于攝像頭 API
• v4l-utils 讓 v4l2-ctl 可以測試攝像頭
• opencv 用于 Python 處理攝像頭畫面
• ffmpeg 讓攝像頭 支持錄制視頻

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4?? 編譯 Yocto 鏡像

完成配置后，運行：

bitbake core-image-sato

然后刷寫到 SD 卡：

dd if=tmp/deploy/images/raspberrypi4-64/core-image-sato-raspberrypi4-64.wic of=/dev/sdX bs=4M status=progress

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5?? 攝像頭驅動調試

📌 5.1 確保 /dev/video0 存在

ls /dev/video*

如果 /dev/video0 不存在，手動加載驅動：

modprobe bcm2835_v4l2

📌 5.2 使用 v4l2-ctl 測試攝像頭

v4l2-ctl --list-devices

如果攝像頭已檢測到，運行：

v4l2-ctl --stream-mmap --stream-count=100 -d /dev/video0

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6?? 實戰：運行 OpenCV 進行攝像頭實時顯示

運行以下 Python 代碼：

import cv2cap = cv2.VideoCapture(0)while True:ret, frame = cap.read()if not ret:breakcv2.imshow("攝像頭", frame)if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):  # 按 'q' 退出breakcap.release()
cv2.destroyAllWindows()

🎥 成功運行后，攝像頭畫面會在屏幕上實時顯示！

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7?? 其他攝像頭應用

📸 7.1 使用 ffmpeg 拍照

ffmpeg -f v4l2 -video_size 1280x720 -i /dev/video0 -vframes 1 snapshot.jpg

🎥 7.2 錄制視頻

ffmpeg -f v4l2 -framerate 30 -video_size 1280x720 -i /dev/video0 -t 10 output.mp4

📡 7.3 實時推流

ffmpeg -f v4l2 -i /dev/video0 -f mpegts udp://192.168.1.100:1234

在 VLC 中打開：

udp://@192.168.1.100:1234

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8?? 結果展示

最終，攝像頭成功運行，并在屏幕上實時顯示：

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🎯 結論

本篇文章完整講解了 如何在 Yocto 項目中配置樹莓派攝像頭：

1. BSP 設備樹配置
2. 內核驅動 bcm2835-v4l2 加載
3. Yocto 鏡像構建
4. v4l2-ctl & ffmpeg 測試
5. OpenCV 實戰
6. 流媒體推送

? 關鍵命令總結

任務	命令
檢查 /dev/video0	ls /dev/video*
測試 v4l2-ctl	v4l2-ctl --list-devices
拍照	ffmpeg -f v4l2 -i /dev/video0 -vframes 1 snapshot.jpg
錄制視頻	ffmpeg -f v4l2 -i /dev/video0 -t 10 output.mp4
實時顯示（OpenCV）	python3 script.py

🎯 如果你對 Yocto BSP、攝像頭調試有任何問題，歡迎交流！🚀