V4L2编程
p { margin-bottom: 0.21cm; }
V4L2编程
1.定义
V4L2(VideoFor Linux Two)是内核提供给应用程序访问视频驱动的统一接口。
2.工作流程：
打开设备－>检查和设置设备属性－>设置帧格式－>设置一种输入输出方法（缓冲区管理）－>循环获取数据－>关闭设备。
3.设备的打开和关闭：
#include
int open(const char*device_name, int flags);
#include
int close(int fd);
例：
intfd=open(“/dev/video0”,O_RDWR);//打开设备
close(fd);//关闭设备
注意：V4L2的相关定义包含在头文件
4.查询设备属性：VIDIOC_QUERYCAP
相关函数：
int ioctl(int fd, intrequest, struct v4l2_capability *argp);
相关结构体：
structv4l2_capability
{
__u8driver[16]; //驱动名字
__u8card[32]; //设备名字
__u8bus_info[32]; //设备在系统中的位置
__u32version; //驱动版本号
__u32capabilities; //设备支持的操作
__u32reserved[4]; //保留字段
};
capabilities常用值:
V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE //是否支持图像获取
例：显示设备信息
structv4l2_capability cap;
ioctl(fd,VIDIOC_QUERYCAP,&cap);
printf(“DriverName:%s/nCard Name:%s/nBus info:%s/nDriverVersion:%u.%u.%u/n”,cap.driver,cap.card,cap.bus_info,(cap.version>>16)&0XFF,(cap.version>>8)&0XFF,cap.version&OXFF);
5.帧格式：
VIDIOC_ENUM_FMT//显示所有支持的格式
int ioctl(int fd, intrequest, struct v4l2_fmtdesc *argp);
struct v4l2_fmtdesc
{
__u32index; //要查询的格式序号，应用程序设置
enumv4l2_buf_type type; //帧类型，应用程序设置
__u32flags; //是否为压缩格式
__u8 description[32]; //格式名称
__u32pixelformat; //格式
__u32reserved[4]; //保留
};
例：显示所有支持的格式
struct v4l2_fmtdescfmtdesc;
fmtdesc.index=0;
fmtdesc.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
printf("Supportformat:/n");
while(ioctl(fd,VIDIOC_ENUM_FMT,&fmtdesc)!=-1)
{
printf("/t%d.%s/n",fmtdesc.index+1,fmtdesc.description);
fmtdesc.index++;
}
//查看或设置当前格式
VIDIOC_G_FMT,VIDIOC_S_FMT
//检查是否支持某种格式
VIDIOC_TRY_FMT
intioctl(int fd, int request, struct v4l2_format *argp);
structv4l2_format
{
enumv4l2_buf_type type;//帧类型，应用程序设置
unionfmt
{
structv4l2_pix_format pix;//视频设备使用
structv4l2_window win;
structv4l2_vbi_format vbi;
structv4l2_sliced_vbi_format sliced;
__u8raw_data[200];
};
};
structv4l2_pix_format
{
__u32width; //帧宽，单位像素
__u32height; //帧高，单位像素
__u32pixelformat; //帧格式
enumv4l2_field field;
__u32bytesperline;
__u32sizeimage;
enumv4l2_colorspace colorspace;
__u32priv;
};
例：显示当前帧的相关信息
structv4l2_format fmt;
fmt.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
ioctl(fd,VIDIOC_G_FMT,&fmt);
printf(“Currentdata formatinformation:/n/twidth:%d/n/theight:%d/n”,fmt.fmt.width,fmt.fmt.height);
struct v4l2_fmtdescfmtdesc;
fmtdesc.index=0;
fmtdesc.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
while(ioctl(fd,VIDIOC_ENUM_FMT,&fmtdesc)!=-1)
{
if(fmtdesc.pixelformat& fmt.fmt.pixelformat)
{
printf(“/tformat:%s/n”,fmtdesc.description);
break;
}
fmtdesc.index++;
}
例：检查是否支持某种帧格式
structv4l2_format fmt;
fmt.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
fmt.fmt.pix.pixelformat=V4L2_PIX_FMT_RGB32;
if(ioctl(fd,VIDIOC_TRY_FMT,&fmt)==-1)
if(errno==EINVAL)
printf(“notsupport format RGB32!/n”);
6.图像的缩放
VIDIOC_CROPCAP
intioctl(int fd, int request, struct v4l2_cropcap *argp);
structv4l2_cropcap
{
enumv4l2_buf_type type;//应用程序设置
structv4l2_rect bounds;//最大边界
structv4l2_rect defrect;//默认值
structv4l2_fract pixelaspect;
};
//设置缩放
VIDIOC_G_CROP,VIDIOC_S_CROP
intioctl(int fd, int request, struct v4l2_crop *argp);
intioctl(int fd, int request, const struct v4l2_crop *argp);
structv4l2_crop
{
enumv4l2_buf_type type;//应用程序设置
structv4l2_rect c;
}
7.申请和管理缓冲区，应用程序和设备有三种交换数据的方法，直接read/write，内存映射(memorymapping)，用户指针。这里只讨论memorymapping.
//向设备申请缓冲区
VIDIOC_REQBUFS
intioctl(int fd, int request, struct v4l2_requestbuffers *argp);
structv4l2_requestbuffers
{
__u32count; //缓冲区内缓冲帧的数目
enumv4l2_buf_type type; //缓冲帧数据格式
enumv4l2_memory memory; //区别是内存映射还是用户指针方式
__u32reserved[2];
};
enumv4l2_memoy {V4L2_MEMORY_MMAP,V4L2_MEMORY_USERPTR};
//count,type,memory都要应用程序设置
例：申请一个拥有四个缓冲帧的缓冲区
structv4l2_requestbuffers req;
req.count=4;
req.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
req.memory=V4L2_MEMORY_MMAP;
ioctl(fd,VIDIOC_REQBUFS,&req);
获取缓冲帧的地址，长度：
VIDIOC_QUERYBUF
intioctl(int fd, int request, struct v4l2_buffer *argp);
structv4l2_buffer
{
__u32index; //buffer序号
enumv4l2_buf_type type; //buffer类型
__u32byteused; //buffer中已使用的字节数
__u32flags; //区分是MMAP还是USERPTR
enumv4l2_field field;
structtimeval timestamp;//获取第一个字节时的系统时间
structv4l2_timecode timecode;
__u32sequence; //队列中的序号
enumv4l2_memory memory;//IO方式，被应用程序设置
unionm
{
__u32offset;//缓冲帧地址，只对MMAP有效
unsignedlong userptr;
};
__u32length;//缓冲帧长度
__u32input;
__u32reserved;
};
MMAP，定义一个结构体来映射每个缓冲帧。
Structbuffer
{
void*start;
unsignedint length;
}*buffers;
#include
void*mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags,int fd, off_toffset);
//addr映射起始地址，一般为NULL，让内核自动选择
//length被映射内存块的长度
//prot标志映射后能否被读写，其值为PROT_EXEC,PROT_READ,PROT_WRITE,PROT_NONE
//flags确定此内存映射能否被其他进程共享，MAP_SHARED,MAP_PRIVATE
//fd,offset,确定被映射的内存地址
返回成功映射后的地址，不成功返回MAP_FAILED((void*)-1);
intmunmap(void *addr, size_t length);//断开映射
//addr为映射后的地址，length为映射后的内存长度
例：将四个已申请到的缓冲帧映射到应用程序，用buffers指针记录。
buffers= (buffer*)calloc (req.count, sizeof (*buffers));
if(!buffers) {
fprintf(stderr, "Out of memory/n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
//映射
for(unsigned int n_buffers = 0; n_buffers < req.count; ++n_buffers) {
structv4l2_buffer buf;
memset(&buf,0,sizeof(buf));
buf.type= V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
buf.memory= V4L2_MEMORY_MMAP;
buf.index= n_buffers;
//查询序号为n_buffers的缓冲区，得到其起始物理地址和大小
if (-1== ioctl (fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf))
exit(-1);
buffers[n_buffers].length= buf.length;
//映射内存
buffers[n_buffers].start=mmap (NULL,buf.length,PROT_READ | PROT_WRITE ,MAP_SHARED,fd,buf.m.offset);
if(MAP_FAILED == buffers[n_buffers].start)
exit(-1);
}
8.缓冲区处理好之后，就可以开始获取数据了
//启动/停止数据流
VIDIOC_STREAMON,VIDIOC_STREAMOFF
intioctl(int fd, int request, const int *argp);
//argp为流类型指针，如V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE.
在开始之前，还应当把缓冲帧放入缓冲队列：
VIDIOC_QBUF//把帧放入队列
VIDIOC_DQBUF//从队列中取出帧
intioctl(int fd, int request, struct v4l2_buffer *argp);
例：把四个缓冲帧放入队列，并启动数据流
unsignedint i;
enumv4l2_buf_type type;
//将缓冲帧放入队列
for (i= 0; i < 4; ++i)
{
structv4l2_buffer buf;
buf.type= V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
buf.memory= V4L2_MEMORY_MMAP;
buf.index= i;
ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
}
type =V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
ioctl(fd, VIDIOC_STREAMON, &type);
//这有个问题，这些buf看起来和前面申请的buf没什么关系，为什么呢?
例：获取一帧并处理
structv4l2_buffer buf;
CLEAR(buf);
buf.type= V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
buf.memory= V4L2_MEMORY_MMAP;
//从缓冲区取出一个缓冲帧
ioctl(fd, VIDIOC_DQBUF, &buf);
//图像处理
process_image(buffers[buf.index].start);
//将取出的缓冲帧放回缓冲区
ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
补充：
常用的IOCTL命令：
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：将空的缓冲帧放入队列
VIDIOC_DQBUF：将含有数据的缓冲帧从队列中取回
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。
VIDIOC_G_STD 获取视频标准VIDIOC_S_STD 设置视频标准