V4L2
linux中关于视频设备的内核驱动
V4L2是Video for linux2的简称，为linux中关于视频设备的内核驱动。在Linux中，视频设备是设备文件，可以像访问普通文件一样对其进行读写，摄像头在/dev/video下，如果只有一个视频设备，通常为/dev/video0。
基本信息
V4L2有一段历史了。大约在1998的秋天，它的光芒第一次出现在Bill Dirks 的眼中。经过长足的发展，它于2002年11 月，发布2.5.46 时，融入了内核主干之中。然而仍有一部分内核驱动不支持新的API，这种新旧API 的转换工作仍在进行。同时，V4L2 API也在发展，并在2.6.18 版本中进行了一些重大的改变。支持V4L2的应用依旧相对较少。V4L2在设计时，是要支持很多广泛的设备的，它们之中只有一部分在本质上是真正的视频设备：
可以支持多种设备,它可以有以下几种接口:
1. 视频采集接口(video capture interface):这种应用的设备可以是高频头或者摄像头.V4L2的最初设计就是应用于这种功能的.
2. 视频输出接口(video output interface):可以驱动计算机的外围视频图像设备--像可以输出电视信号格式的设备.
3. 直接传输视频接口(video overlay interface):它的主要工作是把从视频采集设备采集过来的信号直接输出到输出设备之上,而不用经过系统的CPU.
4. 视频间隔消隐信号接口(VBI interface):它可以使应用可以访问传输消隐期的视频信号.
5. 收音机接口(radio interface):可用来处理从AM或FM高频头设备接收来的音频流.
主要功能
使程序有发现设备和操作设备的能力.它主要是用一系列的回调函数来实现这些功能。像设置摄像头的频率、帧频、视频压缩格式和图像参数等等。当然也可以用于其他多媒体的开发，如音频等。
但是此框架只能运行在Linux操作系统之上。
编程
v4L2是针对uvc免驱usb设备的编程框架，主要用于采集usb摄像头等，编程模式如下：
采集方式
打开视频设备后，可以设置该视频设备的属性，例如裁剪、缩放等。这一步是可选的。在Linux编程中，一般使用ioctl函数来对设备的I/O通道进行管理：
extern int ioctl (int __fd, unsigned long int __request, …) __THROW;
__fd：设备的ID，例如刚才用open函数打开视频通道后返回的cameraFd；
__request：具体的命令标志符。
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：设置当前驱动的频捕获格式
VIDIOC_G_FMT：读取当前驱动的频捕获格式
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：把数据放回缓存队列
VIDIOC_DQBUF：把数据从缓存中读取出来
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，例如PAL或NTSC。
这些IO调用，有些是必须的，有些是可选择的。
操作流程
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
v4l2_std_id std;
do {
ret= ioctl(fd, VIDIOC_QUERYSTD, &std);
} while (ret == -1 && errno == EAGAIN);
switch (std) {
case V4L2_STD_NTSC:
//……
case V4L2_STD_PAL:
//……
}
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(可不要)
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等。
VIDIOC_S_STD,VIDIOC_S_FMT,struct v4l2_std_id,struct v4l2_format
struct v4l2_format fmt;
/*
v4l2_format 结构如下：
struct v4l2_format
{
enum v4l2_buf_type type; // 数据流类型，必须永远是V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
union
{
struct v4l2_pix_format pix;
struct v4l2_window win;
struct v4l2_vbi_format vbi;
__u8 raw_data[200];
} fmt;
};
struct v4l2_pix_format
{
__u32 width; // 宽，必须是16 的倍数
__u32 height; // 高，必须是16 的倍数
__u32 pixelformat; // 视频数据存储类型，例如是YUV 4 ：2 ：2 还是RGB
enum v4l2_field field;
__u32 bytesperline;
__u32 sizeimage;
enum v4l2_colorspace colorspace;
__u32 priv;
};
*/
样例：
memset ( &fmt, 0, sizeof(fmt) );
fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
fmt.fmt.pix.width = 320;
fmt.fmt.pix.height = 240;
fmt.fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_JPEG;
if (ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt) < 0）
{
//return 0;
}
5. 向驱动申请帧缓冲，一般不超过5个。struct v4l2_requestbuffers
struct v4l2_requestbuffers
{
__u32 count; // 缓存数量，也就是说在缓存队列里保持多少张照片
enum v4l2_buf_type type; // 数据流类型，必须永远是V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
enum v4l2_memory memory; // V4L2_MEMORY_MMAP 或 V4L2_MEMORY_USERPTR
__u32 reserved[2];
};
样例：
struct v4l2_requestbuffers req;
memset(&req, 0, sizeof (req));
req.count = 4;
req.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
req.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
if (ioctl(fd,VIDIOC_REQBUFS,&req) == -1)
{
//return -1;
}
6.申请物理内存
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。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
VideoBuffer* buffers = calloc( req.count, sizeof(VideoBuffer) );
struct v4l2_buffer buf;
for (numBufs = 0; numBufs < req.count; numBufs++)
{
memset( &buf, 0, sizeof(buf) );
buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
buf.index = numBufs;
if (ioctl(fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf) < 0)
{
//return -1;
}
//内存映射
buffers[numBufs].length = buf.length;
buffers[numBufs].offset = (size_t) buf.m.offset;
buffers[numBufs].start = mmap (NULL, buf.length,PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, buf.m.offset);
if (buffers[numBufs].start == MAP_FAILED)
{
//return -1;
}
if (ioctl (fd, VIDIOC_QBUF, &buf) < 0)
{
//return -1;
}
}
7. 开始视频的采集。
enum v4l2_buf_type type;
type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
if (ioctl (fd, VIDIOC_STREAMON, &type) < 0)
{
// return -1;
}
8. 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
if (ioctl(fd, VIDIOC_DQBUF, &buf) < 0)
{
//return -1;
}
buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
unsigned char *ptcur = buffers[numBufs].start;
int i1;
for(i1=0; i1
市辖区 临沧市 丽江市 保山市 大理白族自治州 德宏傣族景颇族自治州 怒江傈僳族自治州 文山壮族苗族自治州 昆明市 昭通市 普洱市 曲靖市 楚雄彝族自治州 玉溪市 红河哈尼族彝族自治州 西双版纳傣族自治州 迪庆藏族自治州 乌兰察布市 乌海市 兴安盟 包头市 呼伦贝尔市 呼和浩特市 巴彦淖尔市 赤峰市 通辽市 鄂尔多斯市 锡林郭勒盟 阿拉善盟 市辖区 吉林市 四平市 延边朝鲜族自治州 松原市 白城市 白山市 辽源市 通化市 长春市 乐山市 内江市 凉山彝族自治州 南充市 宜宾市 巴中市 广元市 广安市 德阳市 成都市 攀枝花市 泸州市 甘孜藏族自治州 眉山市 绵阳市 自贡市 资阳市 达州市 遂宁市 阿坝藏族羌族自治州 雅安市 市辖区 中卫市 吴忠市 固原市 石嘴山市 银川市 亳州市 六安市 合肥市 安庆市 宣城市 宿州市 池州市 淮北市 淮南市 滁州市 芜湖市 蚌埠市 铜陵市 阜阳市 马鞍山市 黄山市 东营市 临沂市 威海市 德州市 日照市 枣庄市 泰安市 济南市 济宁市 淄博市 滨州市 潍坊市 烟台市 聊城市 菏泽市 青岛市 临汾市 吕梁市 大同市 太原市 忻州市 晋中市 晋城市 朔州市 运城市 长治市 阳泉市 东莞市 中山市 云浮市 佛山市 广州市 惠州市 揭阳市 梅州市 汕头市 汕尾市 江门市 河源市 深圳市 清远市 湛江市 潮州市 珠海市 肇庆市 茂名市 阳江市 韶关市 北海市 南宁市 崇左市 来宾市 柳州市 桂林市 梧州市 河池市 玉林市 百色市 贵港市 贺州市 钦州市 防城港市 乌鲁木齐市 伊犁哈萨克自治州 克孜勒苏柯尔克孜自治州 克拉玛依市 博尔塔拉蒙古自治州 吐鲁番市 和田地区 哈密市 喀什地区 塔城地区 巴音郭楞蒙古自治州 昌吉回族自治州 自治区直辖县级行政区划 阿克苏地区 阿勒泰地区 南京市 南通市 宿迁市 常州市 徐州市 扬州市 无锡市 泰州市 淮安市 盐城市 苏州市 连云港市 镇江市 上饶市 九江市 南昌市 吉安市 宜春市 抚州市 新余市 景德镇市 萍乡市 赣州市 鹰潭市 保定市 唐山市 廊坊市 张家口市 承德市 沧州市 石家庄市 秦皇岛市 衡水市 邢台市 邯郸市 三门峡市 信阳市 南阳市 周口市 商丘市 安阳市 平顶山市 开封市 新乡市 洛阳市 漯河市 濮阳市 焦作市 省直辖县级行政区划 许昌市 郑州市 驻马店市 鹤壁市 丽水市 台州市 嘉兴市 宁波市 杭州市 温州市 湖州市 绍兴市 舟山市 衢州市 金华市 三亚市 三沙市 儋州市 海口市 省直辖县级行政区划 十堰市 咸宁市 孝感市 宜昌市 恩施土家族苗族自治州 武汉市 省直辖县级行政区划 荆州市 荆门市 襄阳市 鄂州市 随州市 黄冈市 黄石市 娄底市 岳阳市 常德市 张家界市 怀化市 株洲市 永州市 湘潭市 湘西土家族苗族自治州 益阳市 衡阳市 邵阳市 郴州市 长沙市 临夏回族自治州 兰州市 嘉峪关市 天水市 定西市 平凉市 庆阳市 张掖市 武威市 甘南藏族自治州 白银市 酒泉市 金昌市 陇南市 三明市 南平市 厦门市 宁德市 泉州市 漳州市 福州市 莆田市 龙岩市 山南市 拉萨市 日喀则市 昌都市 林芝市 那曲市 阿里地区 六盘水市 安顺市 毕节市 贵阳市 遵义市 铜仁市 黔东南苗族侗族自治州 黔南布依族苗族自治州 黔西南布依族苗族自治州 丹东市 大连市 抚顺市 朝阳市 本溪市 沈阳市 盘锦市 营口市 葫芦岛市 辽阳市 铁岭市 锦州市 阜新市 鞍山市 县 市辖区 咸阳市 商洛市 安康市 宝鸡市 延安市 榆林市 汉中市 渭南市 西安市 铜川市 果洛藏族自治州 海东市 海北藏族自治州 海南藏族自治州 海西蒙古族藏族自治州 玉树藏族自治州 西宁市 黄南藏族自治州 七台河市 伊春市 佳木斯市 双鸭山市 哈尔滨市 大兴安岭地区 大庆市 牡丹江市 绥化市 鸡西市 鹤岗市 黑河市 齐齐哈尔市
{
if((buffers[numBufs].start[i1] == 0x000000FF) && (buffers[numBufs].start[i1+1] == 0x000000C4))
{
break;
}
}
int i;
for(i=0; i
{
if((buffers[numBufs].start[i] == 0x000000FF) && (buffers[numBufs].start[i+1] == 0x000000D8)) break;
ptcur++;
}
int imagesize =buf.bytesused - i;
9. 停止视频的采集。VIDIOC_STREAMOFF
10. 关闭视频设备。close(fd);
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