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前言

智能貓眼是一種家居安防產品。是安裝在防盜門上的一種嵌入式設備，可以通過攝像頭獲取圖像顯示至手機應用中，這樣老人或者小孩就可以看清門外的情況。

智能貓眼的實現是采用流媒體協議 RTSP。該協議定義了程序如何通過 IP 網絡傳送多媒體數據。RTSP 多用于安防攝像頭、車載監控、網絡直播等場景應用。本文檔旨在講解在 OpenAtom OpenHarmony（以下簡稱“OpenHarmony"） 1.0.1 release 下將 Hi3518EV300 編碼后的 H.265 視頻格式（H.265 是一種視頻編碼格式，可以由 OpenHarmony 媒體子系統產生），通過 RTSP 傳輸顯示到手機的應用中。

注：Hi3518EV300是潤和Hi3518 HiSpark IPC AI攝像頭開發板套件

如上圖片：Hi3518EV300 設備將捕獲到的圖像通過 RTSP 發送到手機應用中并顯示出來。

開發流程

RTSP 采用 Server/Client 模式，在本樣例場景中 Hi3518EV300為RTSP Server，手機應用為 RTSP Client。在 RTSP 體系結構包含 RTSP和RTP（實時傳輸協議）兩種協議，其中 RTSP 協議用于建立連接與傳輸多媒體控制命令（開始、暫停、結束等），RTP 協議用來傳輸多媒體數據（音頻、視頻）。

RTSP Server 的實現分為如下幾步：

●設置 Wi-Fi：將手機與 Hi3518EV300 在同一網絡中；

●環形緩存區：將媒體子系統中編碼出的 H.265 數據存入環形緩存中；

●RTSP：RTSP Server 通過 RTSP 與 RTSP Client 交互控制信息；

●RTP ：RTSP Server 收到PLAY命令后從環形緩存中獲取 H.265 數據并使用 RTP 協議發送。

如下圖所示：

如何運行 RTSP Server 可以參考文章智能貓眼 3518 開發樣例，下面根據該文章講解 RTSP Server 的實現流程。

代碼結構：

├── smart_door_viewer_3518│   ├── BUILD.gn                                      // 編譯構建│   ├── include│   │   ├── camera_sample.h                   // 攝像頭操作頭文件│   │   ├── rtp.h                                         // rtp協議傳輸頭文件│   │   ├── rtsp_log.h                                // 打印調試頭文件│   │   └── rtsp_server.h                           // rtsp頭文件│   └── src│       ├── camera_sample.cpp                 // 攝像頭實現│       ├── main.cpp                                   // 主函數│       ├── rtp.cpp                                       // rtp協議實現│       └── rtsp_server.cpp                         // rtsp協議實現├── foundation              │   └── multimedia│       └── media_lite│           ├── frameworks│           │   └── recorder_lite │           │       ├── recorder.cpp                //增加獲取攝像頭H.265數據實現類接口│           │       ├── recorder_impl.cpp       //增加獲取攝像頭H.265數據實現│           │       └── recorder_impl.h           //增加獲取攝像頭H.265數據實現定義│           └── interfaces│               └── kits│                   └── recorder_lite│└──recorder.h//增加應用層獲取攝像頭H.265數據實現類接口定義

設置Wi-Fi

設置 Wi-Fi 連接熱點 ssid 為“Smedia”psk為“12345678”。

在文件 wpa_supplicant.conf 中修改如下：

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

設備啟動后輸入：

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

輸入 ifconfig 可查看到連接成功后的 IP 地址：

環形緩存區

在媒體子系統中，為了同步 RTSP Server 應用獲取 H.265 數據須設計一個環形緩沖區。緩沖區總大小為 16*256K 長度的數組。put 為媒體子系統存放緩沖區的偏移值，get 為 RTSP Server（Hi3518EV300）線程獲取緩沖區的偏移值，緩存區定義在文件 recorder_impl.h 下。

constexpr uint32_t RING_BUFF_MAX_CNT = 16;constexpruint32_tRING_BUFF_SIZE=256*1024;

具體實現如下：

初始情況下偏移值 put 與 get 的位置均在開頭。

當 RTSP Server 啟動后媒體子系統填充 buff，偏移值 put 向前移。

RTSP Server 通過偏移值 get 獲取到視頻編碼數據后釋放 buff，偏移值 get 向前移。

當 put 與 get 偏移超過 16 時重新置 1 因此形象地稱為環形緩沖區，其中 get 永遠在 put 后且間距不會超過 3 個 buff，實現是在 rtsp Server 中設置同步時間。

代碼實現邏輯：當 RTSP Server 運行到 RTP 時才會往緩沖區存放數據(ringStatus 標志位設置為 true)。存入緩沖區的首幀是從關鍵幀（幀頭為 0x40 與 0x01 與 startF ramFlag 標志位為 true）開始，后續所有幀都會保存到緩沖區中（saveFlag 標志位設置為 true,startFramFlag 標志位為 false），在函數 VideoSourceProcess 下實現。

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 與 RTSP Client 通過 RTSP 協議收發控制命令，其基本流程如下：

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

●DESCRIBE：Client 發送描述命令（DESCRIBE），Server 通過一個 SDP 描述來進行反饋，反饋信息包括流數量、媒體類型等信息；

●SETUP：Client 分析 SDP 描述，并為會話中發送建立命令(SETUP)，告訴 Server 用于接收媒體數據的端口；

●PLAY：連接建立完成后，Client 發送一個播放命令(PLAY)，Server 就開始在 UDP 上傳送媒體流（RTP包）到 Client；

●TERADOWN：最后 Client 可發送一個終止命令(TERADOWN)來結束流媒體會話。

其交互流程如下所示：

在文件 rtsp_server.cpp 中，RTSP Server 收到 OPTION 后回復服務器提供的可用命令（OPTION、DESCRIBE、SETUP、PLAY、TEARDOWN）。

函數實現如下：

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 后回復 SDP （SDP 信息為會話名稱和目的、會話持續時間、媒體類（音頻、視頻等）、傳輸協議（RTP/UDP/IP等）、媒體編碼格式（H.264、H.265 等）、接收媒體的相關信息端口和格式等。）信息。

函數實現如下：

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 后回復傳輸模式（采用 RTP 傳輸）、端口號信息準備 play。

函數實現如下：

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 后回復 Range 的值為"npt=0.0000-"，表示從開始播放，默認一直播放！隨后發送視頻流數據。

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);}

程序運行后使用 wireshark 抓取報文如下：

RTP

RTSP 會話進行到 PLAY 后就可啟動 RTP 發送視頻流數據，RTP 包分為 RtpHeader（Rtp 頭）加 payload(負載數據)，在文件 rtp.cpp 下的 UdpSendFrame 函數中。

RtpHeader

●csrcLen csrc 計數，在沒有 RTP 混頻器的情況下通常為 0

●extension 擴展名，必須為 0

●padding 填充位，不得使用填充，默認為 0

●version 版本號為 2

●payloadType 數據幀類型 96（H.265）

●marker 將一幀分片時區分頭片

●seq 序列號為了以每片為單位

●timestamp 時間戳以每幀為單位

●ssrc 數據信源號

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 包最大為 1400 個字節，因此打包分為兩種：

1.若 H.265 幀小于 1400 個字節時可放至一個 rtp 包中；

2.若 H.265 幀大于 1400 個字節時，則需要分片打包在多個 rtp 中；

當文件小于 1400 時直接放到 pyahload 中發送。

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 幀大于 1400 個字節時就必須進行分片封包處理。則要設置 PayloadHdr、FU（Fragmentation Units）、DONL 暫不涉及可以省略，其中 PayloadHdr 固定為 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)   |                                               |   |-+-+-+-+-+-+-+-+                                               ||FUpayload|

FUheader 格式為：S 置 1 表示起始片，E 置 1 表示最后片，FuType 就是實際的 Nal type 類型。

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

函數中實現如下：

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;    }

程序運行后使用 wireshark 抓取報文如下：