v4l2

一.什么是video4linux Video4linux2（简称V4L2),是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，能够像访问普通文件同样对其进行读写，摄像头在/dev/video0下。

二.通常操做流程（视频设备）：

1.打开设备文件。 int fd=open(”/dev/video0″,O_RDWR); 2.取得设备的capability，看看设备具备什么功能，好比是否具备视频输入,或者音频输入输出等。VIDIOC_QUERYCAP,struct v4l2_capability 3.选择视频输入，一个视频设备能够有多个视频输入。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等。 VIDIOC_S_STD,VIDIOC_S_FMT,struct v4l2_std_id,struct v4l2_format 5.向驱动申请帧缓冲，通常不超过5个。struct v4l2_requestbuffers 6.将申请到的帧缓冲映射到用户空间，这样就能够直接操做采集到的帧了，而没必要去复制。mmap 7.将申请到的帧缓冲所有入队列，以便存放采集到的数据.VIDIOC_QBUF,struct v4l2_buffer 8.开始视频的采集。VIDIOC_STREAMON 9.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 10.将缓冲从新入队列尾,这样能够循环采集。VIDIOC_QBUF 11.中止视频的采集。VIDIOC_STREAMOFF 12.关闭视频设备。close(fd);

3、经常使用的结构体(参见/usr/include/linux/videodev2.h)：

struct v4l2_requestbuffers reqbufs;//向驱动申请帧缓冲的请求，里面包含申请的个数 struct v4l2_capability cap;//这个设备的功能，好比是不是视频输入设备 struct v4l2_input input; //视频输入 struct v4l2_standard std;//视频的制式，好比PAL，NTSC struct v4l2_format fmt;//帧的格式，好比宽度，高度等

struct v4l2_buffer buf;//表明驱动中的一帧 v4l2_std_id stdid;//视频制式，例如：V4L2_STD_PAL_B struct v4l2_queryctrl query;//查询的控制 struct v4l2_control control;//具体控制的值

下面具体说明开发流程（网上找的啦，也在学习么）

打开视频设备

在V4L2中，视频设备被看作一个文件。使用open函数打开这个设备：

//用非阻塞模式打开摄像头设备

intcameraFd;

cameraFd= open(“/dev/video0″, O_RDWR| O_NONBLOCK, 0);

//若是用阻塞模式打开摄像头设备，上述代码变为：

//cameraFd = open(”/dev/video0″, O_RDWR, 0);

关于阻塞模式和非阻塞模式

应用程序可以使用阻塞模式或非阻塞模式打开视频设备，若是使用非阻塞模式调用视频设备，即便还没有捕获到信息，驱动依旧会把缓存（DQBUFF）里的东西返回给应用程序。

设定属性及采集方式

打开视频设备后，能够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，通常使用ioctl函数来对设备的I/O通道进行管理：

extern intioctl(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，通常会用到如下的命令标志符：

1 VIDIOC_REQBUFS：分配内存

2 VIDIOC_QUERYBUF：把VIDIOC_REQBUFS中分配的数据缓存转换成物理地址

3 VIDIOC_QUERYCAP：查询驱动功能

4 VIDIOC_ENUM_FMT：获取当前驱动支持的视频格式

5 VIDIOC_S_FMT：设置当前驱动的频捕获格式

6 VIDIOC_G_FMT：读取当前驱动的频捕获格式

7 VIDIOC_TRY_FMT：验证当前驱动的显示格式

8 VIDIOC_CROPCAP：查询驱动的修剪能力

9 VIDIOC_S_CROP：设置视频信号的边框

10 VIDIOC_G_CROP：读取视频信号的边框

11 VIDIOC_QBUF：把数据从缓存中读取出来

12 VIDIOC_DQBUF：把数据放回缓存队列

13 VIDIOC_STREAMON：开始视频显示函数

14 VIDIOC_STREAMOFF：结束视频显示函数

15 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。

检查当前视频设备支持的标准

在亚洲，通常使用PAL（720X576）制式的摄像头，而欧洲通常使用NTSC（720X480），使用VIDIOC_QUERYSTD来检测：

v4l2_std_id std;

do{

ret= ioctl(fd, VIDIOC_QUERYSTD, &std);

} while(ret== -1 && errno== EAGAIN);

switch(std) {

caseV4L2_STD_NTSC:

//……

caseV4L2_STD_PAL:

//……

}

设置视频捕获格式

当检测完视频设备支持的标准后，还须要设定视频捕获格式：

structv4l2_format fmt;

memset( &fmt, 0, sizeof(fmt) );

fmt.type= V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

fmt.fmt.pix.width= 720;

fmt.fmt.pix.height= 576;

fmt.fmt.pix.pixelformat= V4L2_PIX_FMT_YUYV;

fmt.fmt.pix.field= V4L2_FIELD_INTERLACED;

if(ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt) == -1) {

return-1;

}

v4l2_format结构体定义以下：

structv4l2_format

{

enumv4l2_buf_type type; //数据流类型，必须永远是//V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE

union

{

structv4l2_pix_format pix;

structv4l2_window win;

structv4l2_vbi_format vbi;

__u8 raw_data[200];

} fmt;

};

structv4l2_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//YUV4：2：2仍是RGB

enumv4l2_field field;

__u32 bytesperline;

__u32 sizeimage;

enumv4l2_colorspace colorspace;

__u32 priv;

};

分配内存

接下来能够为视频捕获分配内存：

structv4l2_requestbuffers req;

if(ioctl(fd, VIDIOC_REQBUFS, &req) == -1) {

return-1;

}

v4l2_requestbuffers定义以下：

structv4l2_requestbuffers

{

__u32 count; //缓存数量，也就是说在缓存队列里保持多少张照片

enumv4l2_buf_type type; //数据流类型，必须永远是V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE

enumv4l2_memory memory; // V4L2_MEMORY_MMAP或 V4L2_MEMORY_USERPTR

__u32 reserved[2];

};

获取并记录缓存的物理空间

使用VIDIOC_REQBUFS，咱们获取了req.count个缓存，下一步经过调用VIDIOC_QUERYBUF命令来获取这些缓存的地址，而后使用mmap函数转换成应用程序中的绝对地址，最后把这段缓存放入缓存队列：

<!--[if !supportLineBreakNewLine]-->

<!--[endif]-->

typedef structVideoBuffer{

void*start;

size_t length;

} VideoBuffer;

VideoBuffer* buffers= calloc( req.count, sizeof(*buffers) );

structv4l2_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;

//读取缓存

if(ioctl(fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf) == -1) {

return-1;

}

buffers[numBufs].length= buf.length;

//转换成相对地址

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;

}

//放入缓存队列

if(ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf) == -1) {

return-1;

}

}

关于视频采集方式

操做系统通常把系统使用的内存划分红用户空间和内核空间，分别由应用程序管理和操做系统管理。应用程序能够直接访问内存的地址，而内核空间存放的是 供内核访问的代码和数据，用户不能直接访问。v4l2捕获的数据，最初是存放在内核空间的，这意味着用户不能直接访问该段内存，必须经过某些手段来转换地 址。

一共有三种视频采集方式：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。上面的mmap函数就是使用这种方式。

用户指针模式：内存片断由应用程序本身分配。这点须要在v4l2_requestbuffers里将memory字段设置成V4L2_MEMORY_USERPTR。

处理采集数据

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，缓存队列将最早采集到的 视频数据缓存送出，并从新采集一张视频数据。这个过程须要用到两个ioctl命令,VIDIOC_DQBUF和VIDIOC_QBUF：

structv4l2_buffer buf;

memset(&buf,0,sizeof(buf));

buf.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

buf.memory=V4L2_MEMORY_MMAP;

buf.index=0;

//读取缓存

if(ioctl(cameraFd, VIDIOC_DQBUF, &buf) == -1)

{

return-1;

}

//…………视频处理算法

//从新放入缓存队列

if(ioctl(cameraFd, VIDIOC_QBUF, &buf) == -1) {

return-1;

}

关闭视频设备

使用close函数关闭一个视频设备

close(cameraFd)

还须要使用munmap方法。