V4L2超详细讲解.docx
《V4L2超详细讲解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《V4L2超详细讲解.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
V4L2超详细讲解
本文内容主要来源于网络
1.定义
V4L2（VideoForLinuxTwo）是内核提供给应用程序访问音、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
intopen（constchar*device_name,intflags）;
#include
intclose（intfd）;
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中.
4.查询设备属性：
VIDIOC_QUERYCAP
相关函数：
intioctl（intfd,intrequest,structv4l2_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_capabilitycap;
ioctl（fd,VIDIOC_QUERYCAP,&cap）;
printf（“DriverName:
%s\nCardName:
%s\nBusinfo:
%s\nDriverVersion:
%u.%u.%u\n”,cap.driver,cap.card,cap.bus_info,（cap.version>>16）&0XFF,（cap.version>>8）&0XFF,cap.version&0XFF）;
5.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。
相关函数：
intioctl（intfd,intrequest,structv4l2_fmtdesc*argp）;
intioctl（intfd,intrequest,structv4l2_format*argp）;
相关结构体：
v4l2_cropcap结构体用来设置摄像头的捕捉能力，在捕捉上视频时应先先设置
v4l2_cropcap的type域，再通过VIDIO_CROPCAP操作命令获取设备捕捉能力的参数，保存于v4l2_cropcap结构体中，包括bounds（最大捕捉方框的左上角坐标和宽高），defrect
（默认捕捉方框的左上角坐标和宽高）等。
样类型，如YUV4:
2:
2），然后通过VIDIO_S_FMT操作命令设置视频捕捉格式。
如下图所示：
5.1查询并显示所有支持的格式：
VIDIOC_ENUM_FMT
相关函数：
intioctl（intfd,intrequest,structv4l2_fmtdesc*argp）;
相关结构体：
structv4l2_fmtdesc
{
u32index;//要查询的格式序号，应用程序设置
enumv4l2_buf_typetype;//帧类型，应用程序设置
u32flags;//是否为压缩格式
u8description[32];//格式名称
u32pixelformat;//格式
u32reserved[4];//保留
};
例：
显示所有支持的格式
structv4l2_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++;
}
5.2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
相关函数：
intioctl（intfd,intrequest,structv4l2_format*argp）;
相关结构体：
structv4l2_format
{
enumv4l2_buf_typetype;//帧类型，应用程序设置
unionfmt
{
structv4l2_pix_formatpix;//视频设备使用
structv4l2_windowwin;
structv4l2_vbi_formatvbi;
structv4l2_sliced_vbi_formatsliced;
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_fieldfield;
u32bytesperline;
u32sizeimage;
enumv4l2_colorspacecolorspace;
u32priv;
};
例：
显示当前帧的相关信息
structv4l2_formatfmt;fmt.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;ioctl（fd,VIDIOC_G_FMT,&fmt）;
printf（“Currentdataformatinformation:
\n\twidth:
%d\n\theight:
%d\n”,
structv4l2_fmtdescfmtdesc;fmtdesc.index=0;fmtdesc.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;while（ioctl（fd,VIDIOC_ENUM_FMT,&fmtdesc）!
=-1）
{
if（fmtdesc.pixelformat
{
printf（“\tformat:
%s\n”,fmtdesc.description）;
break;
}
fmtdesc.index++;
}
例：
检查是否支持某种帧格式
structif（ioctl（fd,VIDIOC_TRY_FMT,&fmt）==-1）if（errno==EINVAL）
printf（“notsupportformatRGB32!
\n”）;
6.图像的缩放VIDIOC_CROPCAP
相关函数：
intioctl（intfd,intrequest,structv4l2_cropcap*argp）;
intioctl（intfd,intrequest,structv4l2_crop*argp）;
intioctl（intfd,intrequest,conststructv4l2_crop*argp）;
相关结构体：
Cropping和scaling主要指的是图像的取景范围及图片的比例缩放的支持。
Crop就是把得到的数据作一定的裁剪和伸缩，裁剪可以只取样我们可以得到的图像大小的一部分，剪裁的主要参数是位置、长度、宽度。
而scale的设置是通过VIDIOC_G_FMT和VIDIOC_S_FMT来获得和设置当前的image的长度，宽度来实现的。
看下图
我们可以假设bounds是sensor最大能捕捉到的图像范围，而defrect是设备默认的最大取样范围，这个可以通过VIDIOC_CROPCAP的ioctl来获得设备的crap相关的属性v4l2_cropcap，其中的bounds就是这个bounds，其实就是上限。
每个设备都有个默认的取样范围，就是defrect，就是defaultrect的意思，它比bounds要小一些。
这个范围也是通过VIDIOC_CROPCAP的ioctl来获得的v4l2_cropcap结构中的defrect来表示的，我们可以通过VIDIOC_G_CROP和VIDIOC_S_CROP来获取和设置设备当前的crop设置。
6.1设置设备捕捉能力的参数
相关函数：
intioctl（intfd,intrequest,structv4l2_cropcap*argp）;
相关结构体：
structv4l2_cropcap
{
enumv4l2_buf_typetype;//数据流的类型，应用程序设置
structv4l2_rectbounds;//这是camera的镜头能捕捉到的窗口大小的局限
structv4l2_rectdefrect;//定义默认窗口大小，包括起点位置及长,宽的大小，大小以像素为单位
structv4l2_fractpixelaspect;//定义了图片的宽高比
};
6.2设置窗口取景参数VIDIOC_G_CROP和VIDIOC_S_CROP
相关函数：
intioctl（intfd,intrequest,structv4l2_crop*argp）;
intioctl（intfd,intrequest,conststructv4l2_crop*argp）;
相关结构体：
structv4l2_crop
{
enumv4l2_buf_typetype;//应用程序设置
structv4l2_rectc;
}
7.videoInputsandOutputs
VIDIOC_G_INPUT和VIDIOC_S_INPUT用来查询和选则当前的input，一个video设备节点可能对应多个视频源，比如saf7113可以最多支持四路cvbs输入，如果上层想在四个cvbs视频输入间切换，那么就要调用ioctl（fd,VIDIOC_S_INPUT,&input）来切换。
VIDIOC_G_INPUTandVIDIOC_G_OUTPUT返回当前的videoinput和output的index.
相关函数：
intioctl（intfd,intrequest,structv4l2_input*argp）;
相关结构体：
structv4l2_input{
__u32index;/*Whichinput*/
__u8name[32];/*Label*/
__u32type;/*Typeofinput*/
__u32audioset;/*Associatedaudios（bitfield）*/
__u32tuner;/*Associatedtuner*/
v4l2_std_idstd;
__u32status;
__u32reserved[4];
};
我们可以通过VIDIOC_ENUMINPUTandVIDIOC_ENUMOUTPUT分别列举一个input或者output的信息，我们使用一个v4l2_input结构体来存放查询结果，这个结构体中有一个index域用来指定你索要查询的是第几个input/ouput,如果你所查询的这个input是当前正在使用的，那么在v4l2_input还会包含一些当前的状态信息，如果所查询的input/output不存在，那么回返回EINVAL错误，所以，我们通过循环查找，直到返回错误来遍历所有的input/output.VIDIOC_G_INPUTandVIDIOC_G_OUTPUT返回当前的videoinput和output的index.
例：
列举当前输入视频所支持的视频格式
structv4l2_inputinput;
structv4l2_standardstandard;
memset（&input,0,sizeof（input））;
//首先获得当前输入的index,注意只是index，要获得具体的信息，就的调用列举操作
if（-1==ioctl（fd,VIDIOC_G_INPUT,&input.index））{
perror（”VIDIOC_G_INPUT”）;
exit（EXIT_FAILURE）;
}
//调用列举操作，获得input.index对应的输入的具体信息
if（-1==ioctl（fd,VIDIOC_ENUMINPUT,&input））{
perror（”VIDIOC_ENUM_INPUT”）;
exit（EXIT_FAILURE）;
}
printf（”Currentinput%ssupports:
\n”,input.name）;memset（&standard,0,sizeof（standard））;standard.index=0;
//列举所有的所支持的standard，如果standard.id与当前input的input.std有共同的
bitflag，意味着当前的输入支持这个standard,这样将所有驱动所支持的standard列举一个
遍，就可以找到该输入所支持的所有standard了。
while（0==ioctl（fd,VIDIOC_ENUMSTD,&standard））{
if（standard.id&input.std）
printf（”%s\n”,standard.name）;
standard.index++;
}
/*EINVALindicatestheendoftheenumeration,whichcannotbeemptyunlessthisdevicefallsundertheUSBexception.*/
if（errno!
=EINVAL||standard.index==0）{
perror（”VIDIOC_ENUMSTD”）;
exit（EXIT_FAILURE）;
}
8.Videostandards
相关函数：
v4l2_std_idstd_id;//这个就是个64bit得数
intioctl（intfd,intrequest,structv4l2_standard*argp）;
相关结构体：
typedefu64v4l2_std_id;
structv4l2_standard{
u32index;
v4l2_std_idid;
u8name[24];
structv4l2_fractframeperiod;/*Frames,notfields*/
u32framelines;
u32reserved[4];
};
当然世界上现在有多个视频标准，如NTSC和PAL，他们又细分为好多种，那么我们的设备输入/输出究竟支持什么样的标准呢？
我们的当前在使用的输入和输出正在使用的是哪个标准呢？
我们怎么设置我们的某个输入输出使用的标准呢？
这都是有方法的。
查询我们的输入支持什么标准，首先就得找到当前的这个输入的index，然后查出它的属性，在其属性里面可以得到该输入所支持的标准，将它所支持的各个标准与所有的标准的信息进行比较，就可以获知所支持的各个标准的属性。
一个输入所支持的标准应该是一个集合，而这个集合是用bit与的方式用一个64位数字表示。
因此我们所查到的是一个数字。
Example：
Informationaboutthecurrentvideostandardv4l2_std_idstd_id;//这个就是个64bit得数
structv4l2_standardstandard;
//VIDIOC_G_STD就是获得当前输入使用的standard，不过这里只是得到了该标准的id
//即flag，还没有得到其具体的属性信息，具体的属性信息要通过列举操作来得到。
if（-1==ioctl（fd,VIDIOC_G_STD,&std_id））{//获得了当前输入使用的standard
//NotewhenVIDIOC_ENUMSTDalwaysreturnsEINVALthisisnovideodevice
//oritfallsundertheUSBexception,andVIDIOC_G_STDreturningEINVAL
//isnoerror.
perror（”VIDIOC_G_STD”）;
exit（EXIT_FAILURE）;
}
memset（&standard,0,sizeof（standard））;
standard.index=0;//从第一个开始列举
//VIDIOC_ENUMSTD用来列举所支持的所有的video标准的信息，不过要先给standard
//结构的index域制定一个数值，所列举的标准的信息属性包含在standard里面，
//如果我们所列举的标准和std_id有共同的bit，那么就意味着这个标准就是当前输
//入所使用的标准，这样我们就得到了当前输入使用的标准的属性信息
while（0==ioctl（fd,VIDIOC_ENUMSTD,&standard））{
if（standard.id&std_id）{
printf（”Currentvideostandard:
%s\n”,standard.name）;
exit（EXIT_SUCCESS）;
}
standard.index++;
}
/*EINVALindicatestheendoftheenumeration,whichcannotbeemptyunlessthisdevicefallsundertheUSBexception.*/
if（errno==EINVAL||standard.index==0）{
perror（”VIDIOC_ENUMSTD”）;
exit（EXIT_FAILURE）;
}
9.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）
和用户指针。
这里只讨论内存映射（memorymapping）。
9.1向设备申请缓冲区VIDIOC_REQBUFS
相关函数：
intioctl（intfd,intrequest,structv4l2_requestbuffers*argp）;
相关结构体：
structv4l2_requestbuffers
{
u32count;//缓冲区内缓冲帧的数目
enumv4l2_buf_typetype;//缓冲帧数据格式
enumv4l2_memorymemory;//区别是内存映射还是用户指针方式
u32reserved[2];
};
注：
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_requestbuffersreq;
req.count=4;req.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
req.memory=V4L2_MEMORY_MMAP;
ioctl（fd,VIDIOC_REQBUFS,&req）;
9.2获取缓冲帧的地址，长度：
VIDIOC_QUERYBUF
相关函数：
intioctl（intfd,intrequest,structv4l2_buffer*argp）;
相关结构体：
structv4l2_buffer
{
u32index;//buffer序号
enumv4l2_buf_typetype;//buffer类型
u32byteused;//buffer中已使用的字节数
u32flags;//区分是MMAP还是USERPTR
enumv4l2_fieldfield;
structtimevaltimestamp;//获取第一个字节时的系统时间
structv4l2_timecodetimecode;
u32sequence;//队列中的序号
enumv4l2_memorymemory;//IO方式，被应用程序设置
unionm
{
u32offset;//缓冲帧地址，只对MMAP有效
unsignedlonguserptr;
};
u32length;//缓冲帧长度
u32input;
u32reserved;
};
9.3内存映射MMAP及定义一个结构体来映射每个缓冲帧。
相关结构体：
structbuffer
{
void*start;
unsignedintlength;
}*buffers;
相关函数：
#include
void*mmap（void*addr,size_tlength,intprot,intflags,intfd,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）
相关函数：
intmunmap（void*addr,size_tlength）;//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）{
//映射
fprintf（stderr,"Outofmemory/n"）;
exit（EXIT_FAILURE）;
}
for（unsignedintn_buffers=0;n_buffers{
structv4l2_bufferbuf;
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
if（MAP_FAILED==buffers[n_buffers].start）
exit（-1）;
}
10.缓冲区处理好之后，就可以开始获取数据了
10.1启动或停止数据流VIDIOC_STREAMON，VIDIOC_STREAMOFF
intioctl（intfd,intrequest,constint*argp）;
//argp为流类型指针，如V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE.
10.2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（intfd,intrequest,structv4l2_buffer*argp）;
例：
把四个缓冲帧放入队列，并启动
升级会员 