V4L是linux内核中关于视频设备的子系统,为linux下的视频驱动提供了统一的接口,使应用程序可以使用统一的API操作不同的视频设备,简化视频系统的开发与维护

V4L2相比与V4L有更好的扩展性和灵活性

(一)V4L2支持设备:

V4L2可以支持多种设备,可以有以下几种接口:

1)视频采集接口

2)视频输出接口

3)直接传输视频接口:将视频采集设备上采集的信号直接输出到视频输出设备上,不用经过系统CPU

4)视频间隔消隐信号接口(VBI Interface):使引用可以访问传输消隐期的视频信号

5)收音机接口:

(二)V4L2设备处理流程

打开V4L2设备节点

int fd = open("/dev/video0",O_RDWR |O_NONBLOCK);

配置设备/查询设备属性

int ioctl (int fd, unsigned long int request, .../*args*/) ;

常见的request命令:

VIDIOC_REQBUFS:在内核空间中分配帧缓冲区

struct v4l2_requestbuffers req;
req.count=;
req.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
req.memory=V4L2_MEMORY_MMAP;
ioctl(fd,VIDIOC_REQBUFS,&req);

VIDIOC_QUERYBUF:将REQBUFS中分配的缓存转换成物理地址,并将物理地址映射到用户空间

for (n_buffers = ; n_buffers < req.count; ++n_buffers)
{
struct v4l2_buffer buf;
memset(&buf,,sizeof(buf));
buf.type =V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
buf.memory =V4L2_MEMORY_MMAP;
buf.index =n_buffers;
if (- == ioctl(fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf))
{
printf("error in VIDIOC_QUERYBUF\n");
return -;
}
buffers[n_buffers].length= buf.length;
buffers[n_buffers].start=mmap (NULL,buf.length,PROT_READ | PROT_WRITE ,MAP_SHARED,fd, buf.m.offset);
if (MAP_FAILED== buffers[n_buffers].start)
return -;
}

VIDIOC_QUERYCAP:查询驱动功能

struct v4l2_capability cap;
if( ioctl(fd,VIDIOC_QUERYCAP,&cap) == -)
printf("error\n");
printf("capability:\n");
printf("driver:%s\n",cap.driver);
printf("card:%s\n",cap.card);
printf("bus info:%s\n",cap.bus_info);
printf("version:%d\n",cap.version);
printf("capabilities:%x\n",cap.capabilities);

VIDIOC_ENUM_FMT:获取当前驱动支持的视频格式

struct v4l2_fmtdesc fmtdesc;
fmtdesc.index = ;
fmtdesc.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
printf("fmtdesc:\n");
while(ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FMT, &fmtdesc) != -)
{
printf("\t%d.%s\n",fmtdesc.index+,fmtdesc.description);
fmtdesc.index++;
}

VIDIOC_G/S_FMT:读取/设置当前驱动的视频捕捉格式

struct v4l2_format format;
memset(&format, , sizeof(struct v4l2_format));
format.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
if( ioctl(fd, VIDIOC_G_FMT, &format) == -)
{
printf("VIDIOC_G_FMT error\n");
return -;
}
struct v4l2_pix_format pix_format;
pix_format = format.fmt.pix;
printf("pix_format\n");
printf("width:%d\n",pix_format.width);
printf("height:%d\n",pix_format.height);
printf("bytesperline:%d\n",pix_format.bytesperline);
printf("sizeimage:%d\n",pix_format.sizeimage);

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_G/S_CROP:读取/设置视频信号的边框

struct v4l2_cropcap cropcap;
struct v4l2_crop crop;
cropcap.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
if( == ioctl(fd, VIDIOC_CROPCAP, &cropcap))
{
crop.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
crop.c = cropcap.defrect;
if(- == ioctl(fd, VIDIOC_S_CROP, &crop))
{
printf("VIDIOC_S_CROP error\n");
return -;
}
}

VIDIOC_QBUF:把缓存区放入缓存队列

VIDIOC_DQBUF:把缓存去从缓存队列中取出

unsigned int i;
enum v4l2_buf_type type;
for (i = ; i< ; ++i)
{
struct v4l2_buffer buf;
buf.type =V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
buf.memory =V4L2_MEMORY_MMAP;
buf.index = i;
ioctl (fd,VIDIOC_QBUF, &buf);
}
type =V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
ioctl (fd,VIDIOC_STREAMON, &type);
struct v4l2_buffer buf;
buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
buf.memory =V4L2_MEMORY_MMAP;
if( ioctl (fd,VIDIOC_DQBUF, &buf)==-)
{
printf("error in VIDIOC_DQBUF\n");
return -;
}

VIDIOC_STREAMON:开始视频显示函数

VIDIOC_STREAMOFF:结束视频显示函数

VIDIOC_QUERYSTD:检查当前视频设备支持的标准,亚洲一般使用PAL制式摄像头,欧洲一般使用NTSC摄像头

v4l2_std_id std;
int ret;
do
{
ret = ioctl(fd,VIDIOC_QUERYSTD,&std);
}while(-==ret && errno==EAGAIN);
switch(std)
{
case V4L2_STD_NTSC:
//
case V4L2_STD_PAL:
//
}

处理v4l2视频数据

v4l2设定了三种应用程序与驱动的交互方式:

1)直接读取设备文件方式read/write

2)mmap映射方式

3)用户指针方式

mmap方式:驱动将内部数据空间映射到应用程序空间上,双方直接在这个空间上进行数据交换

用户指针方式:首先由应用程序申请一段缓冲区,然后将缓冲区传给驱动,驱动将其作为缓冲区,从而实现内存共享

直接read/write:一般配合select使用,直接读取设备文件的方式进行I/O

关闭设备

调用close关闭文件描述符,如果进行了内存映射,关闭之前还需要munmap解除映射

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