通过虚拟驱动vivi分析摄像头驱动

Linux摄像头驱动学习之：（二）通过虚拟驱动vivi分析摄像头驱动

一、通过指令 "strace -o xawtv.log xawtv" 得到以下调用信息：
　　// 1~7都是在v4l2_open里调用
　　1. open
　　2. ioctl(4, VIDIOC_QUERYCAP
　　// 3~7 都是在get_device_capabilities里调用
　　3. for()
　　 ioctl(4, VIDIOC_ENUMINPUT // 列举输入源,VIDIOC_ENUMINPUT/VIDIOC_G_INPUT/VIDIOC_S_INPUT不是必需的
　　4. for()
　　 ioctl(4, VIDIOC_ENUMSTD // 列举标准(制式), 不是必需的
　　5. for()
　　 ioctl(4, VIDIOC_ENUM_FMT // 列举格式
　　6. ioctl(4, VIDIOC_G_PARM
　　7. for()
　　 ioctl(4, VIDIOC_QUERYCTRL // 查询属性(比如说亮度值最小值、最大值、默认值)
　　// 8~10都是通过v4l2_read_attr来调用的
　　8. ioctl(4, VIDIOC_G_STD // 获得当前使用的标准(制式), 不是必需的
　　9. ioctl(4, VIDIOC_G_INPUT
　　10. ioctl(4, VIDIOC_G_CTRL // 获得当前属性, 比如亮度是多少
　　11. ioctl(4, VIDIOC_TRY_FMT // 试试能否支持某种格式
　　12. ioctl(4, VIDIOC_S_FMT // 设置摄像头使用某种格式
　　// 13~16在v4l2_start_streaming
　　13. ioctl(4, VIDIOC_REQBUFS // 请求系统分配缓冲区
　　14. for()
　　 ioctl(4, VIDIOC_QUERYBUF // 查询所分配的缓冲区
　　 mmap
　　15. for ()
　　 ioctl(4, VIDIOC_QBUF // 把缓冲区放入队列
　　16. ioctl(4, VIDIOC_STREAMON // 启动摄像头
　　// 17里都是通过v4l2_write_attr来调用的
　　17. for ()
　　 ioctl(4, VIDIOC_S_CTRL // 设置属性
　　 ioctl(4, VIDIOC_S_INPUT // 设置输入源
　　 ioctl(4, VIDIOC_S_STD // 设置标准(制式), 不是必需的
　　// v4l2_nextframe > v4l2_waiton
　　18. v4l2_queue_all //全部放入buffer
　　 v4l2_waiton
　　 for ()
　　 {
　　 select(5, [4], NULL, NULL, {5, 0}) = 1 (in [4], left {4, 985979})
　　 ioctl(4, VIDIOC_DQBUF // de-queue, 把缓冲区从队列中取出
　　 // 处理, 之以已经通过mmap获得了缓冲区的地址, 就可以直接访问数据
　　 ioctl(4, VIDIOC_QBUF // 把缓冲区放入队列
　　 }
　　xawtv的几大函数：
　　1. v4l2_open
　　2. v4l2_read_attr/v4l2_write_attr //读写属性
　　3. v4l2_start_streaming //申请buffer
　　4. v4l2_nextframe/v4l2_waiton

二、摄像头驱动程序必需的11个ioctl: /drivers/media/video/vivi.c -> vivi_ioctl_ops(结构体)，修改测试得知：
　　.vidioc_querycap = vidioc_querycap, // 表示它是一个摄像头设备
　　 /* 用于列举、获得、测试、设置摄像头的数据的格式 */
　　.vidioc_enum_fmt_vid_cap = vidioc_enum_fmt_vid_cap,
　　.vidioc_g_fmt_vid_cap = vidioc_g_fmt_vid_cap,
　　.vidioc_try_fmt_vid_cap = vidioc_try_fmt_vid_cap,
　　.vidioc_s_fmt_vid_cap = vidioc_s_fmt_vid_cap,
　　 /* 缓冲区操作: 申请/查询/放入队列/取出队列 */
　　.vidioc_reqbufs = vidioc_reqbufs,
　　.vidioc_querybuf = vidioc_querybuf,
　　.vidioc_qbuf = vidioc_qbuf,
　　.vidioc_dqbuf = vidioc_dqbuf,
　　// 启动/停止
　　.vidioc_streamon = vidioc_streamon,
　　.vidioc_streamoff = vidioc_streamoff,
　　
继续分析数据的获取过程：
　　1. 请求分配缓冲区: ioctl(4, VIDIOC_REQBUFS // 请求系统分配缓冲区
　　 videobuf_reqbufs(队列, v4l2_requestbuffers) // 队列在open函数用videobuf_queue_vmalloc_init初始化
　　 // 注意：这个IOCTL只是分配缓冲区的头部信息，真正的缓存还没有分配
　　2. 查询映射缓冲区:
　　ioctl(4, VIDIOC_QUERYBUF // 查询所分配的缓冲区
　　 videobuf_querybuf // 获得缓冲区的数据格式、大小、每一行长度、高度
　　mmap(参数里有"大小") // 在这里才分配缓存
　　 v4l2_mmap
　　 vivi_mmap
　　 videobuf_mmap_mapper
　　 videobuf-vmalloc.c里的__videobuf_mmap_mapper
　　 mem->vmalloc = vmalloc_user(pages); // 在这里才给缓冲区分配空间
　　3. 把缓冲区放入队列:
　　ioctl(4, VIDIOC_QBUF // 把缓冲区放入队列
　　 videobuf_qbuf
　　 q->ops->buf_PRepare(q, buf, field); // 调用驱动程序提供的函数做些预处理
　　 list_add_tail(&buf->stream, &q->stream); // 把缓冲区放入队列的尾部
　　 q->ops->buf_queue(q, buf); // 调用驱动程序提供的"入队列函数"
　　4. 启动摄像头
　　ioctl(4, VIDIOC_STREAMON
　　 videobuf_streamon
　　 q->streaming = 1;
　　5. 用select查询是否有数据：select(5, [4], NULL, NULL, {5, 0}) = 1 (in [4], left {4, 985979})
　　 // 驱动程序里必定有: 产生数据、唤醒进程
　　 v4l2_poll
　　 vdev->fops->poll
　　 vivi_poll
　　 videobuf_poll_stream
　　 // 从队列的头部获得缓冲区
　　 buf = list_entry(q->stream.next, struct videobuf_buffer, stream);
　　
　　 // 如果没有数据则休眠
　　 poll_wait(file, &buf->done, wait);
　　 谁来产生数据、谁来唤醒它？
　　 内核线程vivi_thread每30MS执行一次，它调用
　　 vivi_thread_tick
　　 vivi_fillbuff(fh, buf); // 构造数据
　　 wake_up(&buf->vb.done); // 唤醒进程
　　6. 有数据后从队列里取出缓冲区
　　// 有那么多缓冲区，APP如何知道哪一个缓冲区有数据？ 调用 VIDIOC_DQBUF
　　ioctl(4, VIDIOC_DQBUF
　　 vidioc_dqbuf
　　 // 在队列里获得有数据的缓冲区
　　 retval = stream_next_buffer(q, &buf, nonblocking);
　　
　　 // 把它从队列中删掉
　　 list_del(&buf->stream);
　　
　　 // 把这个缓冲区的状态返回给APP
　　 videobuf_status(q, b, buf, q->type);
　　
　　7. 应用程序根据VIDIOC_DQBUF所得到缓冲区状态，知道是哪一个缓冲区有数据
　　 就去读对应的地址(该地址来自前面的mmap)。
　　===> vivi.c缓冲区操作过程: ①VIDIOC_REQBUFS（分配头部信息） -> ②VIDIOC_QUERYBUF（返回属性） / mmap（映射地址，分配实际空间） ->
　　 ③ VIDIOC_QBUF(把缓冲区放入队列) -> ④VIDIOC_STREAMON（启动摄像头）-> ⑤用select查询是否有数据：在队列头一个buf上操作 ->
　　 ⑥ VIDIOC_DQBUF（返回队列头的buf并从队列中删除） -> ⑦ VIDIOC_DQBUF（重新放回队列-③）
　　怎么写摄像头驱动程序:
　　1. 分配结构体：video_device:video_device_alloc
　　2. 设置
　　 .fops
　　 .ioctl_ops (里面需要设置11项)
　　 如果要用内核提供的缓冲区操作函数，还需要构造一个videobuf_queue_ops
　　3. 注册: video_register_device

http://www.wangchao.net.cn/it/detail_354390.html