V4L2学习笔记

简介：

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，可以像访问普通文件一样对其进行读写。

摄像头文件一般放在在/dev/video0下。

流程：

1、打开视频设备。　　

　　int g_videofd = open(“/dev/video0”, O_RDWR, 0); //选项可为 O_RDWR| O_NONBLOCK，非阻塞，即无数据依然返回。

2、取得设备的capability。（重要）//l inux-2.6.30/include/linux/videodev2.h定义

int VIPP_VIDEO_Queryinfo() 
{
    int ret;
    struct v4l2_capability cap;

    ret = ioctl(g_videofd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap);
    if (ret < 0) {
        printf("VIDIOC_QUERYCAP failed (%d)
",ret);
        return ret;
    }

    printf(“ Capability Informations:
”);        //  
    printf(" driver: %s
", cap.driver);           // 
    printf(“ card: %s
”,     cap.card);        // 
    printf(“ bus_info: %s
”, cap.bus_info);    //
    printf(“ version: %08X
”, cap.version);    // 
    printf(“ version: %u.%u.%u
”, (cap.version>>16)&0xff, (cap.version>>8)&0xff,             cap.version&0xff);        // 
    printf(" capabilities: %08X
", cap.capabilities);
    printf(" reserved: %08X.%08X.%08X.%08X
",cap.reserved[0],cap.reserved[1],
        cap.reserved[2],cap.reserved[3]);    // 

    return 0;
}

3、设置视频的制式和帧格式。

　　注意：如果该视频设备驱动不支持你所设定的图像格式，视频驱动会重新修改struct v4l2_format结构体变量的值为该视频设备所支持的　　　　　　　　              图像格式，所以在程序设计中，设定完所有的视频格式后，要获取实际的视频格式，要重新读取struct v4l2_format结构体变量。

int VIPP_VIDEO_Setparam(int width, int height, int format)
{
    int ret;
    memset(&gst_videofmt, 0, sizeof(gst_videofmt));
    gst_videofmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; //数据流类型，必须永远是                    //V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
    gst_videofmt.fmt.pix.width = width;
    gst_videofmt.fmt.pix.height = height;
    gst_videofmt.fmt.pix.pixelformat = format;
    gst_videofmt.fmt.pix.field = V4L2_FIELD_INTERLACED;
    ret = ioctl(g_videofd, VIDIOC_S_FMT, &gst_videofmt);//设置当前驱动的频捕获格式 
    if (ret < 0) {    
        printf("VIDIOC_S_FMT failed (%d)
", ret);    
        return ret;    
    }

    gst_videofmt.fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_RGB32;
    if (ioctl(g_videofd, VIDIOC_TRY_FMT, &gst_videofmt) == -1)//验证当前驱动的显示格式 
    {
        if ( errno == EINVAL ){
            printf("not support format RGB32
");
            return (-1);        
        }
    }
    return 0;
}

4、向系统申请帧缓冲(一般不超过5个)。

struct v4l2_requestbuffers reqbuf;
 
reqbuf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;     
 　　　　　　// 数据流类型，必须永远是V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE 
reqbuf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP; 
  　　　　　　// V4L2_MEMORY_MMAP或 V4L2_MEMORY_USERPTR（内存片段由应用程序自己分配）
reqbuf.count = count;  //缓存数量，也就是说在缓存队列里保持多少张照片,一般不超过5个
 
ret = ioctl(g_videofd , VIDIOC_REQBUFS, &reqbuf);
if(ret < 0) {
 　　printf("VIDIOC_REQBUFS failed (%d) ", ret);  
 　　return ret;
}

5、将申请到的帧缓冲映射到用户空间。

6、将申请到的帧缓冲全部入队列。

for(i = 0; i< count; i++) {    
    gst_videobuf.index = i;     // 要获取内核视频缓冲区的信息编号
    gst_videobuf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; // 数据流类型
    gst_videobuf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
              
    //把内核空间缓冲区映射到用户空间缓冲区
    ret = ioctl(g_videofd , VIDIOC_QUERYBUF, &gst_videobuf);
    if(ret < 0) {
        printf("VIDIOC_QUERYBUF (%d) failed (%d)
", i, ret);        
        return ret;        
    }
    frame[i].length = gst_videobuf.length;        // 图像的大小
    frame[i].start = (char *) mmap(0, gst_videobuf.length, PROT_READ|PROT_WRITE,                 MAP_SHARED, g_videofd, gst_videobuf.m.offset);
    if (frame[i].start == MAP_FAILED) {
        printf("mmap (%d) failed: %s
", i, strerror(errno));
        return -1; 
    }
    ret = ioctl(g_videofd , VIDIOC_QBUF, &gst_videobuf);    
    if (ret < 0){
        printf ("VIDIOC_QBUF (%d) failed (%d)
", i, ret);
        return -1; 
    }
}

7、开始视频的采集。

　　启动视频采集命令，应用程序调用VIDIOC_STREAMON启动视频采集命令后，视频设备驱动程序开始采集视频数据，并把采集到的视频　　     数据保存到视频驱动的视频缓冲区中

int VIPP_VIDEO_Streamon()
{
    int ret;
    enum v4l2_buf_type type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    ret = ioctl(g_videofd, VIDIOC_STREAMON, &type);
    if (ret < 0) {
        printf("VIDIOC_STREAMON failed (%d)
", ret);
        return ret;
    }

    return 0;
}

8、出队列以取得已采集数据的帧缓冲，取得原始采集数据。

int VIPP_VIDEO_ReleaseStream()
{
    int ret;
    
    ret = ioctl(g_videofd, VIDIOC_QBUF, &gst_videobuf);    
    if (ret < 0) {        
        LOG("VIDIOC_QBUF failed (%d)
", ret);        
        return ret;        
    }

    return 0;
}

9、把原始数据保存入文件中。

　　char filename[100] = {0};
　　FILE *fp = NULL;
　　sprintf(filename, "Image%d.%d_jpeg", i, j);
　　fp = fopen(filename, "w");
　　fwrite(frame[i].start, 1, frame[i].length, fp);
　　fclose(fp);
10、将缓冲重新入队列尾,这样可以循环采集。

int VIPP_VIDEO_ReleaseStream()
{
    int ret;    
    ret = ioctl(g_videofd, VIDIOC_QBUF, &gst_videobuf);    
    if (ret < 0) {        
        printf("VIDIOC_QBUF failed (%d)
", ret);        
        return ret;        
    }

    return 0;
}

11、停止视频的采集。

int VIPP_VIDEO_Streamoff()
{
    int ret;
    enum v4l2_buf_type type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

    ret = ioctl(g_videofd, VIDIOC_STREAMOFF, &type);
    if (ret < 0) {
        printf("VIDIOC_STREAMON failed (%d)
", ret);
        return ret;

    }
    return 0;    
}

12、关闭视频设备文件。

int VIPP_VIDEO_End()
{
    int i;

    for (i=0; i < COUNT; i++) {
        munmap(frame[i].start, frame[i].length);
    }
    close(g_videofd);
    
    return 0;
}

相关结构体：

struct v4l2_requestbuffers  //申请帧缓冲，对应命令VIDIOC_REQBUFS
struct v4l2_capability      //视频设备的功能，对应命令VIDIOC_QUERYCAP
struct v4l2_input           //视频输入信息，对应命令VIDIOC_ENUMINPUT
struct v4l2_standard        //视频的制式，比如PAL，NTSC，对应命令VIDIOC_ENUMSTD
struct v4l2_format          //帧的格式，对应命令VIDIOC_G_FMT、VIDIOC_S_FMT等
struct v4l2_buffer          //驱动中的一帧图像缓存，对应命令VIDIOC_QUERYBUF
struct v4l2_crop            //视频信号矩形边框
v4l2_std_id                 //视频制式

常用命令：

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：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，例如PAL或NTSC。