camera驱动和编程

Camera 驱动和编程

了解了framebuffer，摄像头便只是fb的数据来源而已。先了解些相关的概念：V4L2(video 4 linux 2) 可以支持多种设备,它可以有以下几种接口: 1. 视频采集接口(video capture interface):这种应用的设备可以是高频头或

者摄像头.V4L2的最初设计就是应用于这种功能的.

2. 视频输出接口(video output interface):可以驱动计算机的外围视频图像设备--像可以输出电视信号格式的设备.

3. 直接传输视频接口(video overlay interface):它的主要工作是把从视频采集设备采集过来的信号直接输出到输出设

备之上,而不用经过系统的CPU. 4. 视频间隔消隐信号接口(VBI interface):它可以使应用可以访问传输消隐期的视频信号. 5. 收音机接口(radio interface):可用来处理从AM或FM高频头设备接收来的音频流. Video4linux下视频编程的流程：（1）打开视频设备：（2）读取设备信息（3）更改设备当前设置（没必要的话可以不做）（4）进行视频采集，两种方法: a.内存映射

b.直接从设备读取（5）对采集的视频进行处理（6）关闭视频设备。/* 这样的流程地球人都晓得*/ 关键步骤介绍：（1）打开视频：Open（”/dev/video0”，vdàfd);关闭视频设备用close（”/dev/video0”，vdàfd);（2）读

video_capability中信息ioctl(vd->fd, VIDIOCGCAP, &(vd->capability))成功后可读取

vd->capability各分量eg.（3）读video_picture中信息ioctl(vd->fd, VIDIOCGPICT, &(vd->picture))；（4）改变video_picture中分量的值（可以不做的）先为分量赋新值，再调用VIDIOCSPICTEg.vd->picture.colour = 65535;if(ioctl(vd->fd, VIDIOCSPICT,

&(vd->picture)) <

0){perror("VIDIOCSPICT");return -1;}（5）初始化channel （可以不做的）必须先做得到vd->capability中的信息for (i = 0; i < vd->capability.channels;

i++){ vd->channel[i].channel = i; if

(ioctl(vd->fd, VIDIOCGCHAN, &(vd->channel[i])) < 0) { perror("v4l_get_channel:");

return -1; }} /* 通过ioctl，将struct v4l_struct作为参数的设备操作而已，那么重点将是整个结构体：struct

v4l_struct*/ typedef struct v4l_struct{ int fd; struct video_capability capability; struct video_channel channel[4]; struct video_picture picture; struct video_window window; struct

video_capture capture; struct video_buffer buffer; struct video_mmap mmap; struct

video_mbuf mbuf; unsigned char

*map; int frame; int framestat[2];}vd; /* 那么，对该结构体的了解便成了关键*/ Video4linux支持的数据结构及其用途（1）video_capability 包含设备的基本信息（设备名称、支持的最大最小分辨率、信号源信息等）,包含的分量：name[32] //设备名称

maxwidth ,maxheight,minwidth,minheightChannels //信号源个数type //是否能capture，彩色还是黑白，是否能裁剪等等。值如VID_TYPE_CAPTURE等（2）video_picture设备采集的图象的各种属性brightness

0~65535huecolourcontrastwhitenessdepth // 24palette // VIDEO_PALETTE_RGB24（3）video_channel 关于各个信号源的属性

Channel //信号源的编号name tuners

Type // VIDEO_TYPE_TV |

IDEO_TYPE_CAMERA Norm制式（4）video_window //包含关于capture area的信息x x windows 中的坐标. y x windows 中的坐标. width The width of the image capture. height The height of the image capture. chromakey A host order RGB32 value for the chroma key. flags

Additional capture flags. clips A list

of clipping rectangles. (Set only) clipcount

The number of clipping rectangles. (Set only)（5）

video_mbuf //利用mmap进行映射的帧的信息

size //每帧大小Frames //最多支持的帧数Offsets //每帧相对基址的偏移（6）video_buffer 最底层对buffer的描述void

*baseBase // physical address of the buffer int height // Height of the frame buffer

int width // Width of the frame buffer

int depth // Depth of the frame buffer

int bytesperline // Number of bytes of memory between the start of two adjacent lines 实际显示的部分一般比它描述的部分小（7）video_mmap //用于mmap 重点：用mmap（内存映射）方式截取视频mmap( )系统调用使得进程之间通过映射同一个普通文件实现共享内存。普通文件被映射到进程地址空间后，进程可以向访问普通内存一样对文件进行访问，不必再调用read()，write（）等操作。两个不同进程A、B共享内存的意思是，同一块物理内存被映射到进程A、B各自的进程地址空间。进程A可以即时看到进程B对共享内存中数据的更新，反之亦然采用共享内存通信的一个显而易见的好处是效率高，因为进程可以直接读写内存，而不需要任何数据的拷贝（1）设置picture的属性

（2）初始化video_mbuf，以得到所映射的buffer的信息ioctl(vd->fd, VIDIOCGMBUF, &(vd->mbuf))（3）可以修改video_mmap和帧状态的当前设置Eg.

vd->mmap.format = VIDEO_PALETTE_RGB24

vd->framestat[0] = vd->framestat[1] = 0; vd->frame = 0;（4）将mmap与video_mbuf绑定void* mmap ( void * addr , size_t len , int prot , int flags , int fd , off_t offset )

len // 映射到调用进程地址空间的字节数，它从被映射文件开头offset个字节开始算起Prot // 指定共享内存的访问权限PROT_READ（可读）, PROT_WRITE （可写）, PROT_EXEC （可执行）flags // MAP_SHARED MAP_PRIVATE中必选一个// MAP_ FIXED不推荐使用addr //共内存享的起始地址，一般设0，表示由系统分配Mmap( ) // 返回值是系统实际分配的起始地址

if((vd->map = (unsigned char*)mmap(0,

vd->mbuf.size, PROT_READ|PROT_WRITE,

MAP_SHARED, vd->fd, 0)) < 0)

{ perror("v4l_mmap mmap:"); return

-1; }（5）Mmap方式下真正做视频截取的VIDIOCMCAPTURE ioctl(vd->fd, VIDIOCMCAPTURE, &(vd->mmap)) ;若调用成功，开始一帧的截取，是非阻塞的，是否截取完毕留给

VIDIOCSYNC来判断（6）调用VIDIOCSYNC等待一帧截取结束if(ioctl(vd->fd, VIDIOCSYNC, &frame) < 0){ perror("v4l_sync:VIDIOCSYNC"); return -1;}若成功，表明一帧截取已完成。可以开始做下一次VIDIOCMCAPTUREframe是当前截取的帧的序号。****关于双缓冲：video_mbuf mbuf.frames = 2; //一帧被处理时可以采集另一帧int frame; //当前采集的是哪一帧int framestat[2]; //帧的状态

没开始采集| 等待采集结束帧的地址由vd->map+

vd->mbuf.offsets[vd->frame]得到采集工作结束后调用munmap取消绑定munmap(vd->map, vd->mbuf.size) /* 关于直接读取的方式，太落伍，不再赘述*/ 我们要区分video为顺序式和交错式：顺序式video顺序的传输video image所有的行，交错式video则把一个video划分成两个fields，分别保存video image的奇数行和偶数行，被称作奇数field和偶数field. 阴极射线电视机需要交替的显示行来组成一个完整的帧，交替的时延需要我们交替的传输奇数field和偶数field. 这个奇怪的技术的引用是因为：在刷新率接近电影时，图片会消退的过快。使用field可以避免使用double buffer以及额外的带宽需求。首先要明确camera并不是在同一时间曝光一帧，camera通过许多fields来传输这些帧的，这些field是在不同瞬间拍照。

屏幕上的一个对象因此会在两个field之间产生动画效果。这种情况下需要识别哪一帧更老一点，也称作“瞬间序” 当驱动通过fields 提供或者接收images，应用层应该知道如何通

过这些fields组合成帧，通过划分为top bottom field, “空间序”:top field的第一行是帧的第一行, bottom field的第一行

是帧的第二行。/* 问题：多个fields和一个完整的帧的关

系*/ 然而因为field是一个跟着一个拍的，争论帧是由top

还是bottom开始的是没意义的，任何两个相邻的top bottom field, 或者bottom top field都可以组成一个有效的帧。与

直觉相反top field不一定是older field, older filed是否包含top 或者bottom lines是由video标准决定的. 因此要区分瞬间序和空间序。下面的图会给出清晰的解释。所

有的video capture和out devices必须汇报当前的field顺序。一些驱动可能允许选择不同的序，end应用可以在调用VIDIOC_S_FMT前初始化struct v4l2_pix_format的

field成员。否则可以使用V4L2_FIELD_ANY 下面列出了可能的field类型V4L2_FIELD_ANY0Application

可以请求使用这个参数，如果V4L2_FIELD_NONE,

V4L2_FIELD_TOP, V4L2_FIELD_BOTTOM

Ｖ4L2_FIELD_INTERLACE

中任何一个格式都支持．驱动选择使用哪一个格式依赖于硬件能力，以及请求的image尺寸，驱动选择一个然后返回这

个格式。struct_buffer的

field成员不可以为V4L2_FIELD_ANY.

V4L2_FIELD_NONE1

Images是顺序式格式，驱动可以指定这种order，当驱动无法区分V4L2_FIELD_TOP和V4L2_FIELD_BOTTOM

V4L2_FIELD_TOP2

Images仅仅包含top field V4L2_FIELD_BOTTOM3 Images仅仅包含bottom field. 应用可能希望防止设备捕获interlaced的图片，因为这种图片会在运动物体周围产生毛状特效V4L2_FIELD_INTERLACED4Images包含top和bottom field, 隔行交替，fields的瞬间序依赖于当前video 的标准。Ｍ/NTSC首先传输bottom field, 其他的则先传输top field V4L2_FIELD_SEQ_TB5

Images包含top和bottom field, top field的行首先存放在memory中，然后紧跟着bottom field的行。Fields一直以瞬间序存储，较老的放在内存前面。Images的尺寸和帧相关，而不是field V4L2_FIELD_SEQ_BT6Images包含top 和bottom field, bottom field的行首先存放在memory中，然后紧跟着top field的行。Fields一直以瞬间序存储，较老的放在内存前面。Images的尺寸和帧相关，而不是field

V4L2_FIELD_ALTERATE7 一

个帧的两个field分别放在不同的buffer,

按照瞬间序，也就是说老的一个是第一个。driver或者应用指明field的奇偶性（奇偶性：当前的field是top 还是bottom field）.

任何两个连续的field构成一个frame，是否两个field是连续的，不需要drop掉他们，可以通过v4l2_buffer中的sequence

成员判定。Images的尺寸和frame而不是fields相关

V4L2_FIELD_INTERLACED_TB8

Images 包含top和bottom field, 每行交替，top field在前面。top field首先传送

V4L2_FIELD_INTERLACED_BT9Images 包含top和bottom field, 每行交替，bottom field在前面。bottom field 首先传送