作者：武汉华嵌-嵌入式培训中心  吴老师

 Linux下V4L2编程小结
 

一．设置采集方式，格式 常用命令标志
 

    打开视频设备后，可以设置该视频设备的属性，例如裁剪、缩放等。这一步是可选的。在Linux编程中，一般使用ioctl函数来对设备的I/O通道进行管理：

extern int ioctl (int __fd, unsigned long int __request, …) __THROW;

__fd：设备的ID，例如刚才用open函数打开视频通道后返回的cameraFd；

__request：具体的命令标志符。

在进行V4L2开发中，一般会用到以下的命令标志符：

1. VIDIOC_REQBUFS：分配内存
2. VIDIOC_QUERYBUF：把VIDIOC_REQBUFS中分配的数据缓存转换成物理地址
3. VIDIOC_QUERYCAP：查询驱动功能
4. VIDIOC_ENUM_FMT：获取当前驱动支持的视频格式
5. VIDIOC_S_FMT：设置当前驱动的频捕获格式
6. VIDIOC_G_FMT：读取当前驱动的频捕获格式
7. VIDIOC_TRY_FMT：验证当前驱动的显示格式
8. VIDIOC_CROPCAP：查询驱动的修剪能力
9. VIDIOC_S_CROP：设置视频信号的边框
10. VIDIOC_G_CROP：读取视频信号的边框
11. VIDIOC_QBUF：把数据从缓存中读取出来
12. VIDIOC_DQBUF：把数据放回缓存队列
13. VIDIOC_STREAMON：开始视频显示函数
14. VIDIOC_STREAMOFF：结束视频显示函数
15. VIDIOC_QUERYSTD：检查当前视频设备支持的标准，例如PAL或NTSC。

这些IO调用，有些是必须的，有些是可选择的。

 

二.一般操作流程（视频设备）

1. 打开设备文件。

int fd=open(”/dev/video0″,O_RDWR);

2. 取得设备的capability，看看设备具有什么功能，比如是否具有视频输入,或者音频输入输出等。VIDIOC_QUERYCAP,struct v4l2_capability

  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:

                       //……

       }

3. 选择视频输入，一个视频设备可以有多个视频输入。VIDIOC_S_INPUT,struct v4l2_input(可不要)

4. 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。
      VIDIOC_S_STD,VIDIOC_S_FMT,struct v4l2_std_id,struct v4l2_format

   struct v4l2_format    fmt;

  /*

  v4l2_format 结构如下：

  struct v4l2_format

  {

    enum v4l2_buf_type type;    // 数据流类型，必须永远是V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE

    union

    {

        struct v4l2_pix_format    pix; 

        struct v4l2_window        win; 

        struct v4l2_vbi_format    vbi; 

        __u8    raw_data[200];         

    } fmt;

  };

  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YUV 4 ：2 ：2 还是RGB

    enum v4l2_field         field;

    __u32                   bytesperline;   

    __u32                   sizeimage;

    enum v4l2_colorspace    colorspace;

    __u32                   priv;      

  };

  */

样例：

  memset ( &fmt, 0, sizeof(fmt) );

  fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

  fmt.fmt.pix.width = 320;

  fmt.fmt.pix.height = 240;

  fmt.fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_JPEG;

  if (ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt) < 0）

  {

    printf("set format failed\n");

    //return 0;

  }

 
5. 向驱动申请帧缓冲，一般不超过5个。struct v4l2_requestbuffers

struct v4l2_requestbuffers

{

__u32               count; // 缓存数量，也就是说在缓存队列里保持多少张照片

enum v4l2_buf_type type;   // 数据流类型，必须永远是V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE

enum v4l2_memory    memory; // V4L2_MEMORY_MMAP 或 V4L2_MEMORY_USERPTR

__u32               reserved[2];

};

样例：

struct v4l2_requestbuffers req;

memset(&req, 0, sizeof (req));

  req.count = 4;

  req.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

  req.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;

  if (ioctl(fd,VIDIOC_REQBUFS,&req) == -1)

  {

    perror("VIDIOC_REQBUFS error \n");

    //return -1;

  }

6.申请物理内存 ，并将申请到的帧缓冲映射到用户空间，这样就可以直接操作采集到的帧了，而不必去复制。将申请到的帧缓冲全部入队列，以便存放采集到的数据.VIDIOC_QBUF,struct v4l2_buffer

  VideoBuffer*          buffers = calloc( req.count, sizeof(VideoBuffer) );

  printf("sizeof(VideoBuffer) is %d\n",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;

    if (ioctl(fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf) < 0)

    {

     printf("VIDIOC_QUERYBUF error\n");

     //return -1;

    }

    printf("buf len is %d\n",sizeof(buf));

    //内存映射

   buffers[numBufs].length = buf.length;

   buffers[numBufs].offset = (size_t) buf.m.offset;

   buffers[numBufs].start = mmap (NULL, buf.length,PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, buf.m.offset);

   printf("buffers.length = %d,buffers.offset = %d ,buffers.start[0] = %d\n",buffers[numBufs].length,buffers[numBufs].offset,buffers[numBufs].start[0]);

   printf("buf2 len is %d\n",sizeof(buffers[numBufs].start));

   if (buffers[numBufs].start == MAP_FAILED)

   {

     perror("buffers error\n");

     //return -1;

   }

   if (ioctl (fd, VIDIOC_QBUF, &buf) < 0)

   {

     printf("VIDIOC_QBUF error\n");

     //return -1;

   }

}    

 
7. 开始视频的采集。VIDIOC_STREAMON

 enum v4l2_buf_type type;

 type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;  

    if (ioctl (fd, VIDIOC_STREAMON, &type) < 0)

    {

      printf("VIDIOC_STREAMON error\n");

     // return -1;

     }

8. 出队列以取得已采集数据的帧缓冲，取得原始采集数据。VIDIOC_DQBUF, 将缓冲重新入队列尾,这样可以循环采集。VIDIOC_QBUF

    if (ioctl(fd, VIDIOC_DQBUF, &buf) < 0)

     {

        perror("VIDIOC_DQBUF failed.\n");

        //return -1;

      }

      buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

      buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;

      unsigned char *ptcur = buffers[numBufs].start;

      DEBUG("buf.bytesused = %d \n",buf.bytesused);

      int i1;

      for(i1=0; i1<buf.bytesused; i1++)

      {

        if((buffers[numBufs].start[i1] == 0x000000FF) && (buffers[numBufs].start[i1+1] == 0x000000C4))

        {

                DEBUG("huffman table finded! \nbuf.bytesused = %d\nFFC4 = %d \n",buf.bytesused,i1);

             break;     

        }

      }

      if(i1 == buf.bytesused)printf("huffman table don't exist! \n"); 

           int i;

      for(i=0; i<buf.bytesused; i++)

      {

        if((buffers[numBufs].start[i] == 0x000000FF) && (buffers[numBufs].start[i+1] == 0x000000D8)) break;       

        ptcur++;

      }

      DEBUG("i=%d,FF=%02x,D8=%02x\n",i,buffers[numBufs].start[i],buffers[numBufs].start[i+1]);

      int imagesize =buf.bytesused - i;

      DEBUG("buf.bytesused = %d \n",buf.bytesused);

      DEBUG ("imagesize = %d \n",imagesize);

9. 停止视频的采集。VIDIOC_STREAMOFF

10. 关闭视频设备。close(fd);