linux视频v4l2驱动接口文档

linux视频v4l2驱动接口文档

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V4L与V4L2是Linux下开发视频采集设备驱动程序的一套规范，为驱动程序的开发提供了清晰的模型和统一的接口。即使视频设备千差万别，应用程序仍可使用统一的ApI函数来进行操作。这就极大简化了视频系统的开发和维护，给驱动程序人员带来了极大方便。

V4L2相比于V4L有更好的扩展性和灵活性，V4L2对V4L进行了彻底的改造，因而两者并不兼容。V4L2相比较V4L的最大优势是可以自定义设备驱动缓存数量，支持的硬件设备更多。V4L2最早出现在linux2.5.x版本中，Linux2.6发行版之后采用规范大多是V4L2。应用程序处于最上层，V4L或V4L2处于中间层，而实际的硬件设备处于下层。v4l2捕获的数据，最初是存放在内核空间，用户不能直接访问该段内存，必须通过某些手段来转换地址。

一共有三种方式获取内核空间数据：使用read、write方式；内存映射方式和用户指针模式。read、write方式，在用户空间和内核空间不断拷贝数据，占用了大量用户内存空间，效率不高。内存映射方式：把设备里的内存映射到应用程序中的内存控件，直接处理设备内存，这是一种有效的方式。用户指针模式：内存片段由应用程序自己分配。这点需要在v4l2_requestbuffers里将memory字段设置成V4L2_memoRY_useRpTR。

V4L2在视频采集中两个重要的系统调用是ioctl()和mmap(),ioctl 系统调用对设备的I/o通道进行控制，mmap()系统调用使得内核地址映射到用户地址空间，进程可以直接读写内存，不需要任何数据的拷贝，不必再调用read()，write()等操作，加速了I/o访问。采用内存映射的方式，大大提高了效率。

1、常用的结构体在内核目录include/linux/videodev2.h中定义

structv4l2_requestbuffers//申请帧缓冲，对应命令VIDIoc_ReQbuFsstructv4l2_capability//视频设备的功能，对应命令

VIDIoc_QueRYcApstructv4l2_input//视频输入信息，对应命令VIDIoc_enumInpuT

structv4l2_standard//视频的制式，比如pAL，nTsc，对应命令VIDIoc_enumsTDstructv4l2_format//帧的格式，对应命令VIDIoc_g_FmT、VIDIoc_s_FmT等structv4l2_buffer//驱动中的一帧图像缓存，对应命令VIDIoc_QueRYbuFstructv4l2_crop//视频信号矩形边框structv4l2_std_id//视频制式

2、ioctl是设备驱动程序中对设备的I/o通道进行管理的函数。所谓对I/o通道进行管理，就是对设备的一些特性进行控制，例如串口的传输波特率、马达的转速等等。intioctl(intfd,indcmd,…)；

其中fd就是用户程序打开设备时使用open函数返回的文件标示符，cmd就是用户程序对设备的控制命令，至于后面的省略号，那是一些补充参数，一般最多一个，有或没有是和cmd的意义相关的。ioctl 函数是文件结构中的一个属性分量，就是说如果你的驱动程序提供了对ioctl的支持，用户就可以在用户程序中使用ioctl函数控制设备的

I/o通道。常用的IocTL接口命令也在include/linux/videodev2.h中定义

在进行V4L2开发中，一般会用到以下的命令标志符：VIDIoc_ReQbuFs：分配内存

VIDIoc_QueRYbuF：把VIDIoc_ReQbuFs中分配的数据缓存转换成物理地址VIDIoc_QueRYcAp：查询驱动功能

VIDIoc_enum_FmT：获取当前驱动支持的视频格式VIDIoc_s_FmT：设置当前驱动的视频捕获格式VIDIoc_g_FmT：读取当前驱动的视频捕获格式VIDIoc_TRY_FmT：验证当前驱动的显示格式

VIDIoc_cRopcAp：查询驱动的修剪能力VIDIoc_s_cRop：设置视频信号的边框VIDIoc_g_cRop：读取视频信号的边框VIDIoc_QbuF：把数据从缓存中读取出来VIDIoc_DQbuF：把数据放回缓存队列VIDIoc_sTReAmon：开始视频采集VIDIoc_sTReAmoFF：结束视频采集VIDIoc_QueRYsTD：检查当前视频设备支持的标准，例如pAL或nTsc。

V4L2有一个数据缓存，存放req.count数量的缓存数据。数据缓存采用FIFo的方式，当应用程序调用缓存数据时，缓存队列将最先采集到的视频数据缓存送出，并重新采集一张视频数据。这个过程需要用到两个ioctl命令,VIDIoc_DQbuF和VIDIoc_QbuF：

1打开设备文件。intfd=open(\

2.取得设备的capability，看看设备具有什么功能，比如是否具有视频输入,或者音频输入输出等。VIDIoc_QueRYcAp,structv4l2_capability

3.选择视频输入，一个视频设备可以有多个视频输入。VIDIoc_s_InpuT,structv4l2_input

4.设置视频的制式和帧格式，制式包括pAL，nTsc，帧的格式个包括宽度和高度、帧格式等。

VIDIoc_s_sTD,VIDIoc_s_FmT,structv4l2_std_id,structv4l2_formatmemset (

vd->fmt.type=V4L2_buF_TYpe_VIDeo_cApTuRe;vd->fmt.fmt.pix.width=v d->width;vd->fmt.fmt.pix.height=vd->height;

vd->fmt.fmt.pix.pixelformat=vd->formatIn;

vd->fmt.fmt.pix.field=V4L2_FIeLD_AnY;ret=ioctl(vd->fd,VIDIoc_s_FmT,5设置帧速率/*setframerate*/

structv4l2_streamparm*setfps;

setfps=(structv4l2_streamparm*)calloc(1,sizeof(structv4l2_streamparm) );memset(setfps,0,sizeof(structv4l2_streamparm));

setfps->type=V4L2_buF_TYpe_VIDeo_cApTuRe;setfps->parm.capture.tim eperframe.numerator=1;

setfps->parm.capture.timeperframe.denominator=vd->fps;ret=ioctl(vd-> fd,VIDIoc_s_pARm,setfps);

6.向驱动申请帧缓冲，nb_buFFeR=4/*

*requestbuffers*/

memset(vd->rb.count=nb_buFFeR;