ByToradex秦海

1). 简介

Python 编程语言因其极强的可读性、可移植、易于维护，以及丰富的第三方扩展组件，如数据库、数学计算、图形，甚至机器视觉、人工智能、深度学习框架都提供Python支持。随着嵌入式处理的计算性能逐渐增强，原来主要用于 PC、服务器端的开发语言，目前也正越来越多地被嵌入式项目所采纳，加速项目的开发，缩短产品上市时间。接下来的内容，我们将介绍如何在嵌入式计算机模块基于 Embedded Linux 使用 Python，并演示基于 Python 和OpenCV的条形码、二维码扫描功能。

本文所演示的平台来自于ToradexColibri iMX6ARM嵌入式平台，这是一个基于NXP iMX6 ARM处理器，支持单核/双核Cortex-A9的计算机模块平台。

2. 准备

a).Colibri iMX6 ARM核心版配合ColibriEvaBoard载板，连接调试串口UART1到开发主机方便调试。

b).ColibriiMX6系统默认的 BSP 中并没有包含Python 和 OpenCV组件，用户可以通过在线安装或者使用基于Ycoto/OpenEmbedded框架重新编译生成包含所需功能的 BSP；我们推荐采用第二种方法，定制化的 BSP 有利于产品进行量产编程。

./在线安装 Python 以及扩展组件相关命令

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root@colibri-imx6:~# opkg update

root@colibri-imx6:~# opkg list | greppython

root@colibri-imx6:~# opkg install python[optionally list additional packages…]

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./基于OpenEmbedded框架编译，基本操作请按照这里的说明进行编译，需要修改的文件请参考如下，image更新方法请参考这里。

./local.conf文件

添加如下内容，在生成的image中增加qtwebengine组件

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IMAGE_INSTALL_append = " opencvpython3 python3-pip zbar"

PACKAGECONFIG_append_pn-opencv = "python3gstreamer"

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3. 测试 Python 环境

在开发板上命令终端执行

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root@colibri-imx6:~# python3

Python 3.5.3 (default, Apr 11 2018,16:03:29) 

[GCC 7.3.0] on linux

Type "help","copyright", "credits" or "license" for moreinformation.

>>> import cv2

>>> cv2.__version__

'3.3.0-dev'

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生成的 BSP 包含了 Python3.5.3 和OpenCV 3.3。由于 Python 是一种解释型的语言，不需要预编译，你现在就可以直接在Colibri iMX6 上学习 Python 开发或者运行你现有的  Python 程序。但是这个时候你可能会遇到  Python 模块没有安装的问题，从而无法运行你自己开发的  Python 项目。

4. Python 模块安装

./Python 的一个优势是可以直接在本地下载并安装模块组件，这在嵌入式设备上也同样适用。由于之前在OpenEmbedded/Yocto中我们已经添加了  python3-pip，那么现在可以是 pip 命令来安装，如imutils，这是我们接下来所需的组件。

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root@colibri-imx6:~# pip3 install imutils

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./除了在线安装，Python 模块也可以通过离线交叉编译后进行编译。Zbar默认只支持 python2，我们需要安装pyzbar来支持我们 BSP 中的  python3。

首先你需要安装Linux SDK，其提供了所需的交叉编译器、头文件、库文件以及一些基本的编译配置文件。另外建议在开发电脑上也安装和 BSP 上版本一致的 Python。

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ben@ben-T430u:~$ cd/usr/local/oecore-x86_64

ben@ben-T430u:~$.environment-setup-armv7at2hf-neon-angstrom-linux-gnueabi

ben@ben-T430u:~$ exportCFLAGS="$CFLAGS -I$SDKTARGETSYSROOT/usr/bin/python3.5m"

ben@ben-T430u:~$ exportHOSTPYTHON=/usr/local/bin/python3.5

ben@ben-T430u:~$ $HOSTPYTHON setup.py build

ben@ben-T430u:~$ $HOSTPYTHON setup.pybdist_egg

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将编译完成的 pyzbar-0.1.7-py3.5.egg 复制到开发板上，使用  easy_install-3.5 安装

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root@colibri-imx6:~# easy_install-3.5pyzbar-0.1.7-py3.5.egg 

Processing pyzbar-0.1.7-py3.5.egg

creating/usr/lib/python3.5/site-packages/pyzbar-0.1.7-py3.5.egg

Extracting pyzbar-0.1.7-py3.5.egg to /usr/lib/python3.5/site-packages

Adding pyzbar 0.1.7 to easy-install.pthfile

Installing read_zbar.py script to /usr/bin

Installing read_zbar script to /usr/bin

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./另外OpenEmbedded还提供了大量 Python相关的组件，可以方便地集成到 BSP 中。

到此，我们已经在开发板上完成  Python 环境搭建，所需的组建也都已经安装。下面我们将通过几个  Python 项目来演示条形码、二维码图片的识别，以及在 USB 摄像头上实时读取二维码。

5. PyZbar条形码和二维码读取

./识别静态图片上的条形码

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root@colibri-imx6:~#./barcode_scanner_image.py -i barcode1.png 

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./识别静态图片上的二维码

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root@colibri-imx6:~#./barcode_scanner_image.py -i QR-tdx.png 

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./通过USB 摄像头实时识二维码

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root@colibri-imx6:~#./barcode_scanner_video.py -o rec.csv

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上面相关测试的完整Python代码可以从这里下载。

6). 总结

通过上面的介绍，我们发现借助  Python 可以方便、快捷地实现一些复杂功能，如果采用其他语言工具开发，可能需要更多的代码和时间。由于  Python 本身的特性，在嵌入式上，特别是CPU和 RAM 资源有限的平台，需要充分考虑  Python 运行所带来的开销，确保应用能够可靠运行。

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