v4l2视频采集

1.打开视频设备
  int cameraFd = open("/dev/video0", O_RDWR | O_NONBLOCK, 0);
2.设定视频设备属性及采集方式
  int ioctl(int __fd, unsigned long int __request, .../*args*/);
  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 获取当前驱动的视频捕获格式
  VIDIOC_S_FMT 设置当前驱动的视频捕获格式
  VIDIOC_G_FMT 读取当前驱动的视频捕获格式
  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 把数据从缓存中读取出来
  VIDIOC_DQBUF 把数据放回缓存队列
  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 PAL/NTSC
 
  1) 检查当前视频设备支持的标准
     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:
        //
     }
    
  2)设置视频捕获格式
     当检测完视频设备支持的标准后，还需要设定视频捕获格式
     struct v4l2_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;
     }
    
     struct v4l2_format{
        enum v4l2_buf_type type; // 数据流类型 V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
        union {
            struct v4l2_pix_format pix;
            struct v4l2_window win;
            struct v4l2_vbi_format vbi;
            __u8 raw_data[200];
        }        
     };
    
     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YUV4：2：2还是RGB
        enum v4l2_field         field;
        __u32                   bytesperline;    
        __u32                   sizeimage;
        enum v4l2_colorspace    colorspace;
        __u32                   priv;       
    };
  3)分配内存
    struct v4l2_requestbuffers req;
    if (ioctl(fd, VIDIOC_REQBUFS, &req) == -1){
        return -1;
    }
    
    struct v4l2_requestbuffers{
        __u32 count;
        enum v4l2_buf_type type;
        enum v4l2_memory memory; //V4L2_MEMORY_MMAP 或 V4L2_MEMORY_USERPTR
        __u32 reserved[2];
    };
 
  4)获取并记录缓存的物理空间
    使用VIDIOC_QUERYBUF 获取缓存地址
    mmap 函数转换成应用程序中的绝对地址
    将缓存放入缓存队列
    typedef struct VideoBuffer{
        void *start;
        size_t length;
    } VideoBuffer;
    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;
        //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;
        }
    }

  5)采集方式
    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：内存片段由应用程序自己分配。这点需要在v4l2_requestbuffers里将memory字段设置成V4L2_MEMORY_USERPTR。
 
  6)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，缓存队列将最先采集到的视频数据缓存送出，并重新采集一张视频数据。
    这个过程需要用到两个ioctl命令,VIDIOC_DQBUF和VIDIOC_QBUF：
    
    struct v4l2_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;
    }