基于V4L2框架的linux驱动程序编写

6467T Vpif的V4L2 linux驱动程序框架

在linux中，使用V4L2框架来管理视频采集设备。V4L2框架主要包括两层：V4L2Device和V4L2 Subdevice，其中V4L2 Device是虚拟的设备，用以管理V4L2 Subdevice，而Subdevice才是真正的物理设备，例如各种视频AD芯片和sensor等。

从上图可以看出，对于imagesensor的驱动程序编写有两种方式，一种是直接将imagesensor作为video_device，另一种是将其作为subdevice供上一层调用。考虑到如果将imagesensor直接作为video_device来编写驱动程序的话，那需要自己处理一些内存管理的问题，这比较复杂，所以我们采用第二种方法。

编写image sensor驱动程序

由于Linux中已经有了用于视频设备驱动程序的V4L2框架，在编写sensor驱动程序时，主要功能就是对其进行初始化以及编写一些API函数。

首先，作为V4L2 subdevice，在sensor的驱动程序中的以下函数是必须实现的。

函数名	功能
__init int e2v570_mod_init()	模块初始化
__exit void e2v570_mod_exit()	模块退出时清理内存
e2v570_probe()	注册时对设备进行探测
e2v570_remove()	移除设备时运行

 

然后，由于vpif要调用sensor驱动程序，这过程中又会使用到另外一些函数，主要包括以下部分。

函数名	功能
e2v570_querystd()	查询sensor支持的视频格式
e2v570_s_stream()	使能/关闭sensor输出
e2v570_cropcap()	获取视频的裁剪功能
e2v570_s_std()	设置sensor输出的视频格式

 

另外，由于e2v570是使用SPI总线访问其寄存器，所以还需要编写寄存器访问函数，主要包括以下部分。

函数名	功能
reg_read()	读e2v570寄存器
reg_write()	写e2v570寄存器
e2v570_write_array()	向e2v570写一系列寄存器
reg_write16()	写16位寄存器

 

编写完所有基本API函数之后，使用以下代码将这些API函数传递给一些结构体，然后就可以实现内核的统一管理所有驱动程序。

// v4l2 子设备的视频操作函数
static const struct v4l2_subdev_video_ops e2v570_subdev_video_ops = {
         .querystd = e2v570_querystd,
         .s_stream = e2v570_s_stream,
         .cropcap  = e2v570_cropcap,
};
// v4l2子设备的核心操作函数
static const struct v4l2_subdev_core_ops e2v570_subdev_core_ops = {
         .s_std        = e2v570_s_std,
         .g_chip_ident = e2v570_g_chip_ident,
};
// v4l2子设备的所有API
static const struct v4l2_subdev_ops e2v570_subdev_ops = {
         .core         = & e2v570_subdev_core_ops,
         .video        = & e2v570_subdev_video_ops,
};
 
// 用于spi驱动程序的结构体，定义e2v570的spi设备ID，并添加到spi设备表
static const struct spi_device_id e2v570_id[] = {
         { " e2v570", 0 },
         { }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(spi, e2v570_id);
//spi设备的驱动程序函数
static struct spi_driver e2v570_ spi _driver = {
         .driver = {
                   .owner = THIS_MODULE,
                   .name = " e2v570",
         },
         .probe                = e2v570_probe,
         .remove            = e2v570_remove,
         .id_table  = e2v570_id,
};
// 定义模块初始化和退出时运行的函数
module_init(e2v570_mod_init);
module_exit(e2v570_mod_exit);

系统上电时，内核在内存中解压并运行，这时首先会调用 e2v570 驱动程序中的初始化函数 e2v570_mod_init() ，添加 spi 设备及 spi 设备驱动程序，然后 VPIF 驱动程序初始化时会调用 e2v570 驱动程序中的 e2v570_probe() 函数，对 e2v570 进行一系列的初始化，并且注册为 V4L2 子设备。