linux视频v4l2驱动接口文档

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 struct v4l2_requestbuffers //申请帧缓冲，对应命令VIDIOC_REQBUFS struct v4l2_capability //视频设备的功能，对应命令VIDIOC_QUERYCAP struct v4l2_input  //视频输入信息，对应命令VIDIOC_ENUMINPUT struct v4l2_standard //视频的制式，比如PAL，NTSC，对应命令VIDIOC_ENUMSTD struct v4l2_format    //帧的格式，对应命令VIDIOC_G_FMT、VIDIOC_S_FMT等 struct v4l2_buffer  //驱动中的一帧图像缓存，对应命令VIDIOC_QUERYBUF struct v4l2_crop  //视频信号矩形边框 struct v4l2_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。 int ioctl(int fd, ind cmd, …)； 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 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，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。 int fd=open("/dev/video0",O_RDWR); 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,struct v4l2_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,struct v4l2_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,struct v4l2_std_id,struct v4l2_format memset(&vd->fmt, 0, sizeof(struct v4l2_format)); vd->fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; vd->fmt.fmt.pix.width = vd->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, &vd->fmt); 5设置帧速率 /*set framerate */ struct v4l2_streamparm *setfps; setfps = (struct v4l2_streamparm *) calloc(1, sizeof(struct v4l2_streamparm)); memset(setfps, 0, sizeof(struct v4l2_streamparm)); setfps->type = V4L2_BUF_TYPE_video_CAPTURE; setfps->parm.capture.timeperframe.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 /* * request buffers */ memset(&vd->rb, 0, sizeof(struct v4l2_requestbuffers)); vd->rb.count = NB_BUFFER; vd->rb.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; vd->rb.memory = V4L2_MEMORY_MMAP; ret = ioctl(vd->fd, VIDIOC_REQBUFS, &vd->rb); 7.  将申请到的帧缓冲映射到用户空间，这样就可以直接操作采集到的帧了，而不必去复制。 vd->mem[i] = mmap(0 /* start anywhere */ , vd->buf.length, PROT_READ, MAP_SHARED, vd->fd, vd->buf.m.offset); if (vd->mem[i] == MAP_FAILED) { perror("Unable to map buffer"); goto fatal; } 8.  将申请到的帧缓冲全部入队列，以便存放采集到的数据.VIDIOC_QBUF,struct v4l2_buffer ret = ioctl(vd->fd, VIDIOC_QBUF, &vd->buf); 9开始视频采集 ret = ioctl(vd->fd, VIDIOC_streamON, &type); 10出队列以取得已采集数据的帧缓冲，取得原始采集数据。VIDIOC_DQBUF, 将缓冲重新入队列尾,这样可以循环采集。VIDIOC_QBUF 11 停止视频采集 ret = ioctl(vd->fd, VIDIOC_STREAMOFF, &type);