V4L2 driver -整体架构
我的uvc开源地址:gitee-uvc
- 字符设备驱动程序核心:V4L2本身就是一个字符设备,具有字符设备所有的特性,暴露接口给用户空间。
- V4L2 驱动核心:主要是构建一个内核中标准视频设备驱动的框架,为视频操作提供统一的接口函数。
- 平台V4L2设备驱动:在V4L2框架下,根据平台自身的特性实现与平台相关的V4L2驱动部分,包括注册video_device和v4l2_dev。
- 具体的sensor驱动:主要上电、提供工作时钟、视频图像裁剪、流IO开启等,实现各种设备控制方法供上层调用并注册v4l2_subdev。
1 从字符设备开始:
熟悉v4l2用户空间编程的都知道, v4l2编程主要是调用一系列的ioctl函数去对v4l2设备进行打开, 关闭, 查询, 设置等操作. v4l2设备是一个字符设备, 而且其驱动的主要工作就是实现各种各样的ioctl.
v4l2的整体框架如下图所示:
V4L2 :video for linux version 2 ,是 linux 里一套标准的视频驱动。本文来分析一下它的核心框架。
在v4l2的核心中对这个file_operations的实现如下:
static const struct file_operations v4l2_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.read = v4l2_read,
.write = v4l2_write,
.open = v4l2_open,
.get_unmapped_area = v4l2_get_unmapped_area,
.mmap = v4l2_mmap,
.unlocked_ioctl = v4l2_ioctl,
#ifdef CONFIG_COMPAT
.compat_ioctl = v4l2_compat_ioctl32,
#endif
.release = v4l2_release,
.poll = v4l2_poll,
.llseek = no_llseek,
};
这个v4l2_fops函数最终绑定在一个cdev上, 并注册到系统中。
以v4l2_open
为例(代码在kernel\drivers\media\v4l2-core
中):
/* Override for the open function */
static int v4l2_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
struct video_device *vdev;
int ret = 0;
/* Check if the video device is available */
mutex_lock(&videodev_lock);
vdev = video_devdata(filp);
/* return ENODEV if the video device has already been removed. */
if (vdev == NULL || !video_is_registered(vdev)) {
mutex_unlock(&videodev_lock);
return -ENODEV;
}
/* and increase the device refcount */
video_get(vdev);
mutex_unlock(&videodev_lock);
if (vdev->fops->open) {
if (video_is_registered(vdev))
//这里就是调用了file_operations的open函数
ret = vdev->fops->open(filp);
else
ret = -ENODEV;
}
if (vdev->debug)
printk(KERN_DEBUG "%s: open (%d)\n",
video_device_node_name(vdev), ret);
/* decrease the refcount in case of an error */
if (ret)
video_put(vdev);
return ret;
}
2. video_device结构体:
video_device结构体用于在/dev目录下生成设备节点文件,把操作设备的接口暴露给用户空间。
我们是使用video_device
来操作的,看看video_device
这个结构体:
struct video_device
{
#if defined(CONFIG_MEDIA_CONTROLLER)
struct media_entity entity;
#endif
/* device ops */
const struct v4l2_file_operations *fops;
/* sysfs */
struct device dev; /* v4l device */
struct cdev *cdev; /* character device */
/* Set either parent or v4l2_dev if your driver uses v4l2_device */
struct device *parent; /* device parent */
struct v4l2_device *v4l2_dev; /* v4l2_device parent */
/* Control handler associated with this device node. May be NULL. */
struct v4l2_ctrl_handler *ctrl_handler;
/* vb2_queue associated with this device node. May be NULL. */
struct vb2_queue *queue;
/* Priority state. If NULL, then v4l2_dev->prio will be used. */
struct v4l2_prio_state *prio;
/* device info */
char name[32];
int vfl_type; /* device type */
int vfl_dir; /* receiver, transmitter or m2m */
/* 'minor' is set to -1 if the registration failed */
int minor;
u16 num;
/* use bitops to set/clear/test flags */
unsigned long flags;
/* attribute to differentiate multiple indices on one physical device */
int index;
/* V4L2 file handles */
spinlock_t fh_lock; /* Lock for all v4l2_fhs */
struct list_head fh_list; /* List of struct v4l2_fh */
int debug; /* Activates debug level*/
/* Video standard vars */
v4l2_std_id tvnorms; /* Supported tv norms */
v4l2_std_id current_norm; /* Current tvnorm */
/* callbacks */
void (*release)(struct video_device *vdev);
/* ioctl callbacks */
const struct v4l2_ioctl_ops *ioctl_ops;
DECLARE_BITMAP(valid_ioctls, BASE_VIDIOC_PRIVATE);
/* serialization lock */
DECLARE_BITMAP(disable_locking, BASE_VIDIOC_PRIVATE);
struct mutex *lock;
};
3. V4L2_device结构体:
这个结构体中包含了一个非常重要的结构体v4l2_device
:
struct v4l2_device {
/* dev->driver_data points to this struct.
Note: dev might be NULL if there is no parent device
as is the case with e.g. ISA devices. */
struct device *dev;
#if defined(CONFIG_MEDIA_CONTROLLER)
struct media_device *mdev;
#endif
/* used to keep track of the registered subdevs */
struct list_head subdevs;
/* lock this struct; can be used by the driver as well if this
struct is embedded into a larger struct. */
spinlock_t lock;
/* unique device name, by default the driver name + bus ID */
char name[V4L2_DEVICE_NAME_SIZE];
/* notify callback called by some sub-devices. */
void (*notify)(struct v4l2_subdev *sd,
unsigned int notification, void *arg);
/* The control handler. May be NULL. */
struct v4l2_ctrl_handler *ctrl_handler;
/* Device's priority state */
struct v4l2_prio_state prio;
/* BKL replacement mutex. Temporary solution only. */
struct mutex ioctl_lock;
/* Keep track of the references to this struct. */
struct kref ref;
/* Release function that is called when the ref count goes to 0. */
void (*release)(struct v4l2_device *v4l2_dev);
};
3.1 v4l2_device的注册和注销:
int v4l2_device_register(struct device*dev, struct v4l2_device *v4l2_dev)
static void v4l2_device_release(struct kref *ref)
4. v4l2_subdev结构体
V4l2_subdev代表子设备,包含了子设备的相关属性和操作。先来看下结构体原型:
struct v4l2_subdev {
struct v4l2_device *v4l2_dev; //指向父设备
//提供一些控制v4l2设备的接口
const struct v4l2_subdev_ops *ops;
//向V4L2框架提供的接口函数
const struct v4l2_subdev_internal_ops *internal_ops;
//subdev控制接口
struct v4l2_ctrl_handler *ctrl_handler;
/* name must be unique */
charname[V4L2_SUBDEV_NAME_SIZE];
/*subdev device node */
struct video_device *devnode;
};
其中 list 域作为链表节点链接至 v4l2_dev 指向的 v4l2_device 结构中,这个结构中最重要的成员就是 struct v4l2_subdev_ops *ops,该域包含了 v4l2 设备支持的所有操作,定义如下:
struct v4l2_subdev_ops {
const struct v4l2_subdev_core_ops *core; /* 通用操作合集 */
const struct v4l2_subdev_tuner_ops *tuner; /* 调谐器操作合集 */
const struct v4l2_subdev_audio_ops *audio; /* 音频操作合集 */
const struct v4l2_subdev_video_ops *video; /* 视频操作合集 */
};
v4l2_subdev_core_ops 包含的操作合集是各种类型设备通用的:
struct v4l2_subdev_core_ops {
int (*g_chip_ident)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_dbg_chip_ident *chip); /* 获取设备id */
int (*log_status)(struct v4l2_subdev *sd); /* 状态消息 */
int (*s_config)(struct v4l2_subdev *sd, int irq, void *platform_data); /* 设置配置信息 */
int (*init)(struct v4l2_subdev *sd, u32 val); /* 初始化设备 */
int (*load_fw)(struct v4l2_subdev *sd); /* 加载firmware */
int (*reset)(struct v4l2_subdev *sd, u32 val); /* 重置设备 */
int (*s_gpio)(struct v4l2_subdev *sd, u32 val); /* 设置gpio */
int (*queryctrl)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_queryctrl *qc); /* 查询设备支持的操作 */
int (*g_ctrl)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_control *ctrl); /* 获取当前命令值 */
int (*s_ctrl)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_control *ctrl); /* 设置当前命令值 */
int (*g_ext_ctrls)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_ext_controls *ctrls); /* 获取外置命令值 */
int (*s_ext_ctrls)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_ext_controls *ctrls); /* 设置外置命令值 */
int (*try_ext_ctrls)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_ext_controls *ctrls);
int (*querymenu)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_querymenu *qm); /* 查询操作菜单 */
int (*s_std)(struct v4l2_subdev *sd, v4l2_std_id norm); /* 设置数据标准 */
long (*ioctl)(struct v4l2_subdev *sd, unsigned int cmd, void *arg); /* 处理特殊命令 */
#ifdef CONFIG_VIDEO_ADV_DEBUG
int (*g_register)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_dbg_register *reg); /* 获取寄存器值 */
int (*s_register)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_dbg_register *reg); /* 设置寄存器值 */
#endif
};
v4l2_subdev_tuner_ops 包含的操作合集则是调谐器独有的:
struct v4l2_subdev_tuner_ops {
int (*s_mode)(struct v4l2_subdev *sd, enum v4l2_tuner_type); /* 设置调谐器模式 */
int (*s_radio)(struct v4l2_subdev *sd); /* 设置无线设备信息 */
int (*s_frequency)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_frequency *freq); /* 设置频率 */
int (*g_frequency)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_frequency *freq); /* 获取频率 */
int (*g_tuner)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_tuner *vt); /* 获取调谐器信息 */
int (*s_tuner)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_tuner *vt); /* 设置调谐器信息 */
int (*g_modulator)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_modulator *vm); /* 获取调幅器信息 */
int (*s_modulator)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_modulator *vm); /* 设置调幅器信息 */
int (*s_type_addr)(struct v4l2_subdev *sd, struct tuner_setup *type); /* 安装调谐器 */
int (*s_config)(struct v4l2_subdev *sd, const struct v4l2_priv_tun_config *config); /* 设置配置信息 */
int (*s_standby)(struct v4l2_subdev *sd); /* 设置标准 */
};
v4l2_subdev_audio_ops 包含的操作合集则是音频部分独有的:
struct v4l2_subdev_audio_ops {
int (*s_clock_freq)(struct v4l2_subdev *sd, u32 freq); /* 设置音频设备频率 */
int (*s_i2s_clock_freq)(struct v4l2_subdev *sd, u32 freq); /* 设置i2s总线频率 */
int (*s_routing)(struct v4l2_subdev *sd, u32 input, u32 output, u32 config); /* 设置音频路由 */
};
v4l2_subdev_video_ops 包含的操作合集则是视频部分独有的:
struct v4l2_subdev_video_ops {
int (*s_routing)(struct v4l2_subdev *sd, u32 input, u32 output, u32 config); /* 设置视频路由 */
int (*s_crystal_freq)(struct v4l2_subdev *sd, u32 freq, u32 flags); /* 设置设备频率 */
int (*decode_vbi_line)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_decode_vbi_line *vbi_line); /* 消隐区信息解码 */
int (*s_vbi_data)(struct v4l2_subdev *sd, const struct v4l2_sliced_vbi_data *vbi_data); /* 设置消隐区数据 */
int (*g_vbi_data)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_sliced_vbi_data *vbi_data); /* 获取消隐区数据 */
int (*g_sliced_vbi_cap)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_sliced_vbi_cap *cap);
int (*s_std_output)(struct v4l2_subdev *sd, v4l2_std_id std); /* 设置标准输出 */
int (*querystd)(struct v4l2_subdev *sd, v4l2_std_id *std); /* 查询标准 */
int (*g_input_status)(struct v4l2_subdev *sd, u32 *status); /* 获取输入状态 */
int (*s_stream)(struct v4l2_subdev *sd, int enable); /* 设置数据流 */
int (*enum_fmt)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_fmtdesc *fmtdesc); /* 枚举视频格式 */
int (*g_fmt)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_format *fmt); /* 获取视频格式 */
int (*try_fmt)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_format *fmt); /* 尝试设置视频格式 */
int (*s_fmt)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_format *fmt); /* 设置视频格式 */
int (*cropcap)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_cropcap *cc); /* 视频剪辑功能 */
int (*g_crop)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_crop *crop); /* 获取剪辑功能 */
int (*s_crop)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_crop *crop); /* 设置剪辑功能 */
int (*g_parm)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_streamparm *param); /* 获取参数 */
int (*s_parm)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_streamparm *param); /* 设置参数 */
int (*enum_framesizes)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_frmsizeenum *fsize); /* 枚举帧大小 */
int (*enum_frameintervals)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_frmivalenum *fival); /* 枚举帧间隔 */
};
4.1 subdev的注册和注销
当我们把v4l2_subdev需要实现的成员都已经实现,就可以调用以下函数把子设备注册到V4L2核心层:
int v4l2_device_register_subdev(struct v4l2_device*v4l2_dev, struct v4l2_subdev *sd)
当卸载子设备时,可以调用以下函数进行注销:
void v4l2_device_unregister_subdev(struct v4l2_subdev*sd)
5. 应用层具体流程框架:
我们使用一张图来体现吧:
V4L2 driver -整体架构的更多相关文章
- OpenRisc-37-OpenRISC的CPU&core的整体架构分析
引言 前面我们分析了ORPSoC的整体架构,并对其子系统进行了深入的分析和了解.但对于ORPSoC的核心模块or1200_top及其内部的core--or1200_cpu模块却鲜有涉及,算是ORPSo ...
- Spark技术内幕:Storage 模块整体架构
Storage模块负责了Spark计算过程中所有的存储,包括基于Disk的和基于Memory的.用户在实际编程中,面对的是RDD,可以将RDD的数据通过调用org.apache.spark.rdd.R ...
- TiDB 整体架构 结合yarn zookeeper分析架构
TiDB 简介与整体架构| PingCAP https://www.pingcap.com/docs-cn/overview/ 真正金融级高可用 相比于传统主从 (M-S) 复制方案,基于 Raft ...
- 万字详解TDengine 2.0整体架构设计思路
导读:涛思数据8月3日将TDengine 的集群功能开源,TDengine具有超强的性能和功能,为什么能做到?它到底有哪些技术创新?今将TDengine的整体设计文档分享出来. 1: 数据模型 物联 ...
- 【深入浅出jQuery】源码浅析--整体架构
最近一直在研读 jQuery 源码,初看源码一头雾水毫无头绪,真正静下心来细看写的真是精妙,让你感叹代码之美. 其结构明晰,高内聚.低耦合,兼具优秀的性能与便利的扩展性,在浏览器的兼容性(功能缺陷.渐 ...
- Underscore 整体架构浅析
前言 终于,楼主的「Underscore 源码解读系列」underscore-analysis 即将进入尾声,关注下 timeline 会发现楼主最近加快了解读速度.十一月,多事之秋,最近好多事情搞的 ...
- jQuery 2.0.3 源码分析core - 整体架构
拜读一个开源框架,最想学到的就是设计的思想和实现的技巧. 废话不多说,jquery这么多年了分析都写烂了,老早以前就拜读过, 不过这几年都是做移动端,一直御用zepto, 最近抽出点时间把jquery ...
- [转]Android App整体架构设计的思考
1. 架构设计的目的 对程序进行架构设计的原因,归根到底是为了提高生产力.通过设计使程序模块化,做到模块内部的高聚合和模块之间的低耦合.这样做的好处是使得程序在开发的过程中,开发人员只需要专注于一点, ...
- jQuery整体架构源码解析(转载)
jQuery整体架构源码解析 最近一直在研读 jQuery 源码,初看源码一头雾水毫无头绪,真正静下心来细看写的真是精妙,让你感叹代码之美. 其结构明晰,高内聚.低耦合,兼具优秀的性能与便利的扩展性, ...
随机推荐
- java也可以做黑客?
记得:Eric S. Raymond在他著名的文章<如何成为一名黑客>中,将Java列为五门黑客必备语言之一,其它四门分别是:C.C++.Perl.Python. 而Java最大的特性是系 ...
- spring cloud+.net core搭建微服务架构:服务发现(二)
前言 上篇文章实际上只讲了服务治理中的服务注册,服务与服务之间如何调用呢?传统的方式,服务A调用服务B,那么服务A访问的是服务B的负载均衡地址,通过负载均衡来指向到服务B的真实地址,上篇文章已经说了这 ...
- Kafka文件存储机制那些事
Kafka是什么 Kafka是最初由Linkedin公司开发,是一个分布式.分区的.多副本的.多订阅者,基于zookeeper协调的分布式日志系统(也可以当做MQ系统),常见可以用于web/nginx ...
- 红黑树深入剖析及Java实现
红黑树是平衡二叉查找树的一种.为了深入理解红黑树,我们需要从二叉查找树开始讲起. BST 二叉查找树(Binary Search Tree,简称BST)是一棵二叉树,它的左子节点的值比父节点的值要小, ...
- 微信公众平台.net HttpClient 异步客户端
微信公众平台.net HttpClient 异步客户端 该客户端实现了对微信公众平台的后台管理,包括获取Token,发生客服消息(文本,图片,语音,视频),自定义菜单的创建,查询,删除,查询订阅用户, ...
- spring-boot-2.0.3启动源码篇 - 阶段总结
前言 开心一刻 朋友喜欢去按摩,第一次推门进来的是一个学生美眉,感觉还不错:后来经常去,有时是护士,有时是空姐,有时候是教师.昨天晚上推门进去的是一个女警察,长得贼好看,身材也很好,朋友嗷的一声就扑上 ...
- Java设计模式学习记录-迭代器模式
前言 这次要介绍的是迭代器模式,也是一种行为模式.我现在觉得写博客有点应付了,前阵子一天一篇,感觉这样其实有点没理解透彻就写下来了,而且写完后自己也没有多看几遍,上次在面试的时候被问到java中的I/ ...
- 《精通CSS层叠样式表》
书名 <精通CSS层叠样式表> 图片 时间 2017-7月 学习 感觉和ps一样对我都不友好 3天撸完
- 性能监控(6)–JAVA下的jinfo命令
jinfo可以用来查看正在运行的java应用程序的扩展参数,设置支持在运行时,修改部分参数. Jinfo的语法为: Usage: jinfo [option] <pid> (to conn ...
- C#中的out、ref、params详解
out参数: 如果你在一个方法中,返回多个相同类型的值的时候,可以考虑返回一个数组.但是,如果返回多个不同类型的值的时候,返回数组就不行了,那么这个时候,我们可以考虑使用out参数.out参数就侧重于 ...