v4l2简介

V4L是linux内核中关于视频设备的子系统，为linux下的视频驱动提供了统一的接口，使应用程序可以使用统一的API操作不同的视频设备，简化视频系统的开发与维护

V4L2相比与V4L有更好的扩展性和灵活性

（一）V4L2支持设备：

V4L2可以支持多种设备，可以有以下几种接口：

1）视频采集接口

2）视频输出接口

3）直接传输视频接口：将视频采集设备上采集的信号直接输出到视频输出设备上，不用经过系统CPU

4）视频间隔消隐信号接口（VBI Interface）：使引用可以访问传输消隐期的视频信号

5）收音机接口：

（二）V4L2设备处理流程

打开V4L2设备节点

int fd = open("/dev/video0",O_RDWR |O_NONBLOCK);

配置设备/查询设备属性

int ioctl (int fd, unsigned long int request, .../*args*/) ;

常见的request命令：

VIDIOC_REQBUFS：在内核空间中分配帧缓冲区

struct v4l2_requestbuffers req;
req.count=4;
req.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
req.memory=V4L2_MEMORY_MMAP;
ioctl(fd,VIDIOC_REQBUFS,&req);

VIDIOC_QUERYBUF：将REQBUFS中分配的缓存转换成物理地址，并将物理地址映射到用户空间

for (n_buffers = 0; n_buffers < req.count; ++n_buffers)
{
        struct v4l2_buffer buf;
        memset(&buf,0,sizeof(buf));
        buf.type =V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
        buf.memory =V4L2_MEMORY_MMAP;
        buf.index =n_buffers;
        if (-1 == ioctl(fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf))
        {
                printf("error in VIDIOC_QUERYBUF
");
                return -1;
        }
        buffers[n_buffers].length= buf.length;
        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)
                return -1;
}

VIDIOC_QUERYCAP：查询驱动功能

struct v4l2_capability cap;
if( ioctl(fd,VIDIOC_QUERYCAP,&cap) == -1)
        printf("error
");
printf("capability:
");
printf("driver:%s
",cap.driver);
printf("card:%s
",cap.card);
printf("bus info:%s
",cap.bus_info);
printf("version:%d
",cap.version);
printf("capabilities:%x
",cap.capabilities);

VIDIOC_ENUM_FMT：获取当前驱动支持的视频格式

struct v4l2_fmtdesc fmtdesc;
fmtdesc.index = 0;
fmtdesc.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
printf("fmtdesc:
");
while(ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FMT, &fmtdesc) != -1)
{
        printf("	%d.%s
",fmtdesc.index+1,fmtdesc.description);
        fmtdesc.index++;
}

VIDIOC_G/S_FMT：读取/设置当前驱动的视频捕捉格式

struct v4l2_format format;
memset(&format, 0, sizeof(struct v4l2_format));
format.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
if( ioctl(fd, VIDIOC_G_FMT, &format) == -1)
{
        printf("VIDIOC_G_FMT error
");
        return -1;
}
struct v4l2_pix_format pix_format;
pix_format = format.fmt.pix;
printf("pix_format
");
printf("%d
",pix_format.width);
printf("height:%d
",pix_format.height);
printf("bytesperline:%d
",pix_format.bytesperline);
printf("sizeimage:%d
",pix_format.sizeimage);

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_G/S_CROP：读取/设置视频信号的边框

struct v4l2_cropcap cropcap;
struct v4l2_crop crop;
cropcap.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;  
if(0 == ioctl(fd, VIDIOC_CROPCAP, &cropcap))  
{  
        crop.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;  
        crop.c = cropcap.defrect;  
        if(-1 == ioctl(fd, VIDIOC_S_CROP, &crop))
        {
                printf("VIDIOC_S_CROP error
");
                return -1;
        }
}

VIDIOC_QBUF：把缓存区放入缓存队列

VIDIOC_DQBUF：把缓存去从缓存队列中取出

unsigned int i;
enum v4l2_buf_type type;
for (i = 0; i< 4; ++i)
{
        struct v4l2_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);
struct v4l2_buffer buf;
buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
buf.memory =V4L2_MEMORY_MMAP;
if( ioctl (fd,VIDIOC_DQBUF, &buf)==-1)
{
        printf("error in VIDIOC_DQBUF
");
        return -1;
}

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，亚洲一般使用PAL制式摄像头，欧洲一般使用NTSC摄像头

v4l2_std_id std;
int ret;
do
{
          ret = ioctl(fd,VIDIOC_QUERYSTD,&std);                  
}while(-1==ret && errno==EAGAIN);
switch(std)
{
case V4L2_STD_NTSC:
   //
case V4L2_STD_PAL:
   //   
} 

处理v4l2视频数据

v4l2设定了三种应用程序与驱动的交互方式：

1）直接读取设备文件方式read/write

2）mmap映射方式

3）用户指针方式

mmap方式：驱动将内部数据空间映射到应用程序空间上，双方直接在这个空间上进行数据交换

用户指针方式：首先由应用程序申请一段缓冲区，然后将缓冲区传给驱动，驱动将其作为缓冲区，从而实现内存共享

直接read/write：一般配合select使用，直接读取设备文件的方式进行I/O

关闭设备

调用close关闭文件描述符，如果进行了内存映射，关闭之前还需要munmap解除映射