Yocto + 树莓派摄像头驱动完整指南

—— 从驱动配置、Yocto 构建，到 OpenCV 实战

在树莓派上运行摄像头，在官方的 Raspberry Pi OS 可能很简单，但在 Yocto 项目中，需要手动配置驱动、设备树、软件依赖 才能确保摄像头正常工作。本篇文章从 BSP 驱动配置、Yocto 关键配置、OpenCV 实战 讲解如何 让树莓派摄像头在 Yocto 镜像中正常运行，并最终在 屏幕上实时显示画面。

1️⃣ Yocto 关键知识点

在 Yocto 项目中，摄像头的支持依赖：

📌 关键点

1. BSP（Board Support Package）配置

   • 设备树（Device Tree）确保摄像头硬件被正确注册
   • config.txt 配置 GPU、摄像头固件

2. 内核（Kernel）驱动

   • bcm2835-v4l2 模块：用于支持 V4L2 摄像头设备
   • libcamera：现代化的摄像头用户空间 API
   • v4l-utils：V4L2 设备管理工具

3. 镜像构建（Yocto Bitbake）

   • IMAGE_INSTALL 确保安装 libcamera、ffmpeg、opencv
   • IMAGE_FEATURES 使系统支持 GUI 显示
   • systemd 启动脚本 让摄像头 开机自动运行

4. 用户空间（User Space）

   • ffmpeg 录制视频
   • v4l2-ctl 进行摄像头测试
   • OpenCV 进行实时图像处理

2️⃣ 驱动配置：设备树 & 内核

📌 2.1 设备树（Device Tree）配置

树莓派的摄像头使用 MIPI CSI-2 接口，在设备树中需要正确注册。

修改 Yocto BSP config.txt，确保系统启用摄像头：

# 让系统自动检测摄像头
camera_auto_detect=1
# 启用 VC4-KMS 显示驱动，支持 `libcamera`
dtoverlay=vc4-kms-v3d
# 启用摄像头固件支持
start_x=1
# GPU 预留 128MB 内存（摄像头和 GUI 需要）
gpu_mem=128

🔹 关键点

• camera_auto_detect=1 让树莓派 自动检测摄像头
• dtoverlay=vc4-kms-v3d 让 libcamera 和 ffmpeg 可以正确访问摄像头
• start_x=1 让 GPU 能够处理 ISP（图像信号处理）

📌 2.2 加载摄像头驱动

在 Yocto 里，摄像头驱动需要手动加载：

modprobe bcm2835_v4l2

确保 bcm2835_v4l2 被自动加载：

echo "bcm2835_v4l2" >> /etc/modules

🔹 驱动解释

• bcm2835-v4l2 是 树莓派的 V4L2（Video4Linux）驱动
• 让 /dev/video0 设备正确生成
• libcamera 需要 vc4-kms-v3d 和 bcm2835-v4l2 才能正常工作

3️⃣ Yocto 镜像配置

为了让 Yocto 镜像包含摄像头所需的软件，修改 rpi-test-image.bb：

# 继承 rpi-test-image
include recipes-core/images/rpi-test-image.bb

# 添加 SSH 服务器，方便远程调试
IMAGE_INSTALL:append = " openssh openssh-sftp-server"

# 启用 X11 图形界面支持
IMAGE_FEATURES += "x11-base x11-sato splash"

# 安装摄像头相关软件
IMAGE_INSTALL += " libcamera libcamera-apps v4l-utils"

# 安装 ffmpeg 和 OpenCV
IMAGE_INSTALL  += " ffmpeg opencv opencv-apps python3-opencv"

🔹 关键点

• libcamera 用于摄像头 API
• v4l-utils 让 v4l2-ctl 可以测试摄像头
• opencv 用于 Python 处理摄像头画面
• ffmpeg 让摄像头 支持录制视频

4️⃣ 编译 Yocto 镜像

完成配置后，运行：

bitbake core-image-sato

然后刷写到 SD 卡：

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

5️⃣ 摄像头驱动调试

📌 5.1 确保 /dev/video0 存在

ls /dev/video*

如果 /dev/video0 不存在，手动加载驱动：

modprobe bcm2835_v4l2

📌 5.2 使用 v4l2-ctl 测试摄像头

v4l2-ctl --list-devices

如果摄像头已检测到，运行：

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

6️⃣ 实战：运行 OpenCV 进行摄像头实时显示

运行以下 Python 代码：

import cv2

cap = cv2.VideoCapture(0)

while True:
    ret, frame = cap.read()
    if not ret:
        break

    cv2.imshow("摄像头", frame)

    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):  # 按 'q' 退出
        break

cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

🎥 成功运行后，摄像头画面会在屏幕上实时显示！

7️⃣ 其他摄像头应用

📸 7.1 使用 ffmpeg 拍照

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

🎥 7.2 录制视频

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

📡 7.3 实时推流

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

在 VLC 中打开：

udp://@192.168.1.100:1234

8️⃣ 结果展示

最终，摄像头成功运行，并在屏幕上实时显示：

🎯 结论

本篇文章完整讲解了 如何在 Yocto 项目中配置树莓派摄像头：

1. BSP 设备树配置
2. 内核驱动 bcm2835-v4l2 加载
3. Yocto 镜像构建
4. v4l2-ctl & ffmpeg 测试
5. OpenCV 实战
6. 流媒体推送

✅ 关键命令总结

🎯 如果你对 Yocto BSP、摄像头调试有任何问题，欢迎交流！🚀