www.linuxtv.org下，有篇文档详细讲解了V4L2相关知识和体系结构。是V4L2方面最全面的文档。可以通过它学习V4L2的一些思路和想法。
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文档包含的内容主要是Linux Kernel对 用户空间使用者提供的Video和Audio流Device. 包括video Cameras，模拟/数字电视接收器卡，AM/FM接受卡，流捕捉Device。
对V4L2 Device编程，通常包含以下步骤：
1. 打开Device。
2. 改变devcie的特性，选择video或者audio 输入，video 标准，图像亮度等等。
3. 协商数据格式。
4. 协商输入/输入的方法。
5. 真实的输入/输出 Loop。
6. 关闭Device。
0.打开和关闭设备：
0.1: 设备名：
V4L2 driver以Kernel Modules形态实现，它在被root用户手动insmod 或者在设备首次被插入时被载入。driver 模块将被挂载在videodev模块下。
每个driver在载入是都会注册一个或多个主设备号为81，此设备号为0-255的device node. 如何分配次设备号，完全取决于root用户(SamInfo：其实不指定的话，系统也会自动分配没有被占用的次设备号)。这个方式的本意是为了解决device冲突。
模块的参数可以选择次设备号,此以设备名为前缀的的_nr中。例如：video_0表明/dev/video（0+Base）.
其中,video的base为0。radio的base则为64。
#insmod mydriver.ko video_nr=0,1 radio_nr=0,1
1. 关联设备：
Device可以支持几个相关的功能，例如video Capture，video overlay （注1）和 VBI
capturing相关联，因为其功能共享。video 输入设备和tuner也类似。V4L和早期版本的V4L2 对Video Capture 和Video Overlay采用同样的命名方式和同样范围的子设备号，但VBI设备则不同。这种方式有很多问题，更严重的是， V4L
videodev 禁止多重打开。
2. 设备的多次打开:
通常,V4L2设备可以被打开多次, 当驱动支持这个功能时,用户可以在其它应用程序捕捉Video或者Audio时,同时打开设备调节亮度或者音量.
多重打开功能是可选的,Driver至少应该支持用户在没有数据访问的情况下并发打开.
因为可以多重打开,所以理论上就应该可以设置优先级别(VIDIOC_G_PRIORITY和VIDIOC_S_PRIORITY),优先级高的应用程序可以成功修改一些设置，优先级低的设备去修改时，则会报失败EBUSY。
3. 共享数据流(Shared Data Streams)
V4L2 driver 不支持多个应用程序通过copy buffer读写Device的同一个数据流。非要这么干，可以使用在用户空间的代理程序。如果驱动支持流共享，那么其实现必须是透明的。V4L2 API 并没有列出产生冲突时要如何来解决。
4. 能力查询：（Querying Capabilites）
V4L2 包含很宽广的使用范围。 所以首先需要查询其设备能力集。
通常，使用ioctl VIDIOC_QUERYCAP
来查询当前driver是否合乎规范。因为V4L2要求所有driver 和Device都支持这个Ioctl。所以，可以通过这个ioctl是否成功来判断当前设备和dirver 是否支持V4L2规范。当然，这样同时还能够得到设备足够的能力信息。
struct v4l2_capability
{
__u8 driver[16]; //驱动名。
__u8 card[32]; // Device名
__u8 bus_info[32]; //在Bus系统中存放位置
__u32 version; //driver 版本
__u32 capabilities; //能力集
__u32 reserved[4];
};
能力集中包含：
V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE 0x00000001 The device supports the Video Capture interface.
V4L2_CAP_VIDEO_OUTPUT 0x00000002 The device supports the Video Output interface.
V4L2_CAP_VIDEO_OVERLAY 0x00000004 The device supports the Video Overlay interface.
A video overlay device typically stores captured images directly in the video memory of a graphics card,with hardware clipping and scaling.
V4L2_CAP_VBI_CAPTURE 0x00000010 The device supports the Raw VBI Capture interface, providing Teletext and Closed Caption data.
V4L2_CAP_VBI_OUTPUT 0x00000020 The device supports the Raw VBI Output interface.
V4L2_CAP_SLICED_VBI_CAPTURE 0x00000040 The device supports the Sliced VBI Capture interface.
V4L2_CAP_SLICED_VBI_OUTPUT 0x00000080 The device supports the Sliced VBI Output interface.
V4L2_CAP_RDS_CAPTURE 0x00000100 [to be defined]
#define V4L2_CAP_TUNER 0x00010000
#define V4L2_CAP_AUDIO 0x00020000
#define V4L2_CAP_RADIO 0x00040000
#define V4L2_CAP_READWRITE 0x01000000
#define V4L2_CAP_ASYNCIO 0x02000000
#define V4L2_CAP_STREAMING 0x04000000
看起来很熟悉吧，其实就是Driver里面的Type。
5.格式查选和设置：
这里的格式,其实是指抓到的每一帧数据的相关格式.例如: 长,宽,像素,field等。
5.1：得到当前格式：
VIDIOC_G_FMT。
ioctl(Handle, VIDIOC_G_FMT, &Format)
参数三：
与很多ioctl类似， 它是个in/out参数。
struct v4l2_format
{
enum v4l2_buf_type type;
union
{
struct v4l2_pix_format pix;
struct v4l2_window win;
struct v4l2_vbi_format vbi;
struct v4l2_sliced_vbi_format sliced;
__u8 raw_data[200];
} fmt;
};
v4l2_buf_type type; 输入信息，让用户选择是哪种类型的设备。这里又与Driver中对应起来了。
struct v4l2_pix_format pix;
struct v4l2_pix_format
{
__u32 width; //抓取桢的宽度
__u32 height; //桢高度
__u32 pixelformat; //像素格式。例如：V4L2_PIX_FMT_YUYV，V4L2_PIX_FMT_RGB332等。
enum v4l2_field field; //image包含逐行数据还是隔行数据。如果是隔行数据，是奇行还是偶行(下一篇详细讲述)
__u32 bytesperline; //每行多少字节，通过width,height,pixelformat可以算出
__u32 sizeimage; //每桢多少字节。也可以算出。但需要加入field信息才能算出
enum v4l2_colorspace colorspace;
__u32 priv;
};
好像首次取 sizeimage，可能会取到不正确的值。
5.2：设置Format:
VIDIOC_S_FMT:
io_rel = ioctl(Handle, VIDIOC_S_FMT, &Format);
在设置之前，需要填写参数3Format内容.
例如;
Format.fmt.pix.width = Width;
Format.fmt.pix.height = Height;
Format.fmt.pix.pixelformat= pixelformat;//V4L2_PIX_FMT_YUYV;
Format.fmt.pix.field = V4L2_FIELD_INTERLACED;
6. Streaming 信息得到和设置：
前面Format是单帧数据的设置。现在咱们需要设置和流有关的信息。如桢数。
6.1：得到当前Stream信息：
利用ioctl:
memset(&Stream_Parm, 0, sizeof(struct v4l2_streamparm));
Stream_Parm.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
io_rel = ioctl(Handle, VIDIOC_G_PARM, &Stream_Parm);
与之前类似，关键还是在参数三：
struct v4l2_streamparm
{
enum v4l2_buf_type type;
union
{
struct v4l2_captureparm capture;
struct v4l2_outputparm output;
__u8 raw_data[200];
} parm;
};
type是个in/out参数，咱们是Camera捕捉设备，所以选用V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE。
struct v4l2_captureparm capture;
struct v4l2_captureparm
{
__u32 capability; //功能标签。目前为止已经定义的只有一个V4L2_CAP_TIMEPERFRAME，它代表可以改变帧频率
__u32 capturemode; //一个标签的字段:V4L2_MODE_HIGHQUALITY,这个标签意在使硬件在高清模式下工作，实现单帧的捕获。这个模式可以做出任何的牺牲（包括支持的格式，曝光时间等），以达到设备可以处理的最佳图片质量。
struct v4l2_fract timeperframe;
__u32 extendedmode;//它在API中没有明确的意义
__u32 readbuffers;//read()操作被调用时内核应为输入的帧准备的缓冲区数量
__u32 reserved[4];
};
调节的关键在 struct v4l2_fract timeperframe;
struct v4l2_fract {
__u32 numerator; //FPS的分子
__u32 denominator; // FPS的分母
};
例如： numerator=1, denominator= 30. 则表明每秒30帧。
6.2：设置Stream Setting：
memset(&Stream_Parm, 0, sizeof(struct v4l2_streamparm));
Stream_Parm.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
Stream_Parm.parm.capture.timeperframe.denominator =Denominator;;
Stream_Parm.parm.capture.timeperframe.numerator = Numerator;
io_rel = ioctl(Handle, VIDIOC_S_PARM, &Stream_Parm);
注1：
Video Capture(视频捕捉)和Video overlay的区别：
vieo overlay不同于video
capture，是指不需要对video信号的帧进行copy，直接将视频信号转化成显卡的VGA信号或者将捕获到的视频帧直接存放在显卡的内存中