Linux下的V4L2的API编程总结


    由于工作的需要,经过几天的了解之后,终于熟悉了V4L2的API应用的一个整体框架,在此感谢两位博主的分享,无私贡献这两篇有关V4L2介绍的博客:
博客一:
http://blog.csdn.net/eastmoon502136/article/details/8190262
博客二:
http://blog.chinaunix.net/uid-26833883-id-3249346.html

    下面我就直接贴了,在根据这两篇博客的基础上,加以自己的一些注释,希望和我一样的初学者在看有关V4L2的API编程的时候或多或少有些思路吧!

一:V4L2的应用流程

       Video for Linux two(Video4Linux2)简称V4L2,是V4L的改进版。V4L2是linux操作系统下用于采集图片、视频和音频数据的API接口,配合适当的视频采集设备和相应的驱动程序,可以实现图片、视频、音频等的采集。在远程会议、可视电话、视频监控系统和嵌入式多媒体终端中都有广泛的应用。

    在Linux下,所有外设都被看成一种特殊的文件,成为“设备文件”,可以象访问普通文件一样对其进行读写。一般来说,采用V4L2驱动的摄像头设备文件是/dev/video0。V4L2支持两种方式来采集图像:内存映射方式(mmap)和直接读取方式(read)。V4L2在include/linux/videodev.h文件中定义了一些重要的数据结构,在采集图像的过程中,就是通过对这些数据的操作来获得最终的图像数据。Linux系统V4L2的能力可在Linux内核编译阶段配置,默认情况下都有此开发接口。

       而摄像头所用的主要是capature了,视频的捕捉,具体linux的调用可以参考下图。



应用程序通过V4L2进行视频采集的原理

    V4L2支持内存映射方式(mmap)和直接读取方式(read)来采集数据,前者一般用于连续视频数据的采集,后者常用于静态图片数据的采集,本文重点讨论内存映射方式的视频采集。

应用程序通过V4L2接口采集视频数据分为五个步骤:

首先,打开视频设备文件,进行视频采集的参数初始化,通过V4L2接口设置视频图像的采集窗口、采集的点阵大小和格式;

其次,申请若干视频采集的帧缓冲区,并将这些帧缓冲区从内核空间映射到用户空间,便于应用程序读取/处理视频数据;

第三,将申请到的帧缓冲区在视频采集输入队列排队,并启动视频采集;

第四,驱动开始视频数据的采集,应用程序从视频采集输出队列取出帧缓冲区,处理完后,将帧缓冲区重新放入视频采集输入队列,循环往复采集连续的视频数据;

第五,停止视频采集。

具体的程序实现流程可以参考下面的流程图:


    其实其他的都比较简单,就是通过ioctl这个接口去设置一些参数。最主要的就是buf管理。他有一个或者多个输入队列和输出队列。

启动视频采集后,驱动程序开始采集一帧数据,把采集的数据放入视频采集输入队列的第一个帧缓冲区,一帧数据采集完成,也就是第一个帧缓冲区存满一帧数据后,驱动程序将该帧缓冲区移至视频采集输出队列,等待应用程序从输出队列取出。驱动程序接下来采集下一帧数据,放入第二个帧缓冲区,同样帧缓冲区存满下一帧数据后,被放入视频采集输出队列。

    应用程序从视频采集输出队列中取出含有视频数据的帧缓冲区,处理帧缓冲区中的视频数据,如存储或压缩。

最后,应用程序将处理完数据的帧缓冲区重新放入视频采集输入队列,这样可以循环采集,如图所示。

 

每一个帧缓冲区都有一个对应的状态标志变量,其中每一个比特代表一个状态

  V4L2_BUF_FLAG_UNMAPPED 0B0000

  V4L2_BUF_FLAG_MAPPED 0B0001

  V4L2_BUF_FLAG_ENQUEUED 0B0010

  V4L2_BUF_FLAG_DONE 0B0100




缓冲区的状态转化如图所示。

 

下面的程序注释的很好,就拿来参考下:


V4L2 编程

1. 定义

V4L2(Video ForLinux Two) 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

int open(constchar *device_name, int flags);


#include 

int close(intfd);

例:

1. int fd=open(“/dev/video0”,O_RDWR);// 打开设备  

2. 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:

1. int ioctl(intfd, int request, struct v4l2_capability *argp);  

相关结构体:

1. structv4l2_capability  

2. {  

3. __u8 driver[16];     // 驱动名字  

4. __u8 card[32];       // 设备名字  

5. __u8bus_info[32]; // 设备在系统中的位置  

6. __u32 version;       // 驱动版本号  

7. __u32capabilities;  // 设备支持的操作  

8. __u32reserved[4]; // 保留字段  

9. };  

10. capabilities 常用值:  

11. V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE    // 是否支持图像获取  

12.    


例:显示设备信息

1. structv4l2_capability cap;  

2. ioctl(fd,VIDIOC_QUERYCAP,&cap);  

3. printf(“DriverName:%s/nCard Name:%s/nBus info:%s/nDriverVersion:%u.%u.%u/n”,cap.driver,cap.card,cap.bus_info,(cap.version>>16)&0XFF,(cap.version>>8)&0XFF,cap.version&OXFF);  



5. 帧格式:

1. VIDIOC_ENUM_FMT// 显示所有支持的格式  

2. int ioctl(intfd, int request, struct v4l2_fmtdesc *argp);  

3. structv4l2_fmtdesc  

4. {  

5. __u32 index;   // 要查询的格式序号,应用程序设置  

6. enumv4l2_buf_type type;     // 帧类型,应用程序设置  

7. __u32 flags;    // 是否为压缩格式  

8. __u8       description[32];      // 格式名称  

9. __u32pixelformat; // 格式  

10. __u32reserved[4]; // 保留  

11. };  


例:显示所有支持的格式

1. structv4l2_fmtdesc fmtdesc;  

2. fmtdesc.index=0;  

3. fmtdesc.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;  

4. printf("Supportformat:/n");  

5. while(ioctl(fd,VIDIOC_ENUM_FMT,&fmtdesc)!=-1)  

6. {  

7. printf("/t%d.%s/n",fmtdesc.index+1,fmtdesc.description);  

8. fmtdesc.index++;  

9. }  



// 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

1. VIDIOC_TRY_FMT  

2. int ioctl(intfd, int request, struct v4l2_format *argp);  

3. structv4l2_format  

4. {  

5. enumv4l2_buf_type type;// 帧类型,应用程序设置  

6. union fmt  

7. {  

8. structv4l2_pix_format pix;// 视频设备使用  

9. structv4l2_window win;  

10. structv4l2_vbi_format vbi;  

11. structv4l2_sliced_vbi_format sliced;  

12. __u8raw_data[200];  

13. };  

14. };  



1. structv4l2_pix_format  

2. {  

3. __u32 width;  // 帧宽,单位像素  

4. __u32 height;  // 帧高,单位像素  

5. __u32pixelformat; // 帧格式  

6. enum v4l2_fieldfield;  

7. __u32bytesperline;  

8. __u32 sizeimage;  

9. enumv4l2_colorspace colorspace;  

10. __u32 priv;  

11. };  


例:显示当前帧的相关信息

1. structv4l2_format fmt;  

2. fmt.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;  

3. ioctl(fd,VIDIOC_G_FMT,&fmt);  

4. printf(“Currentdata format information:  

5. /n/twidth:%d/n/theight:%d/n”,fmt.fmt.width,fmt.fmt.height);  

6. structv4l2_fmtdesc fmtdesc;  

7. fmtdesc.index=0;  

8. fmtdesc.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;  

9. while(ioctl(fd,VIDIOC_ENUM_FMT,&fmtdesc)!=-1)  

10. {  

11. if(fmtdesc.pixelformat& fmt.fmt.pixelformat)  

12. {  

13. printf(“/tformat:%s/n”,fmtdesc.description);  

14. break;  

15. }  

16. fmtdesc.index++;  

17. }  


例:检查是否支持某种帧格式

1. structv4l2_format fmt;  

2. fmt.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;  

3. fmt.fmt.pix.pixelformat=V4L2_PIX_FMT_RGB32;  

4. if(ioctl(fd,VIDIOC_TRY_FMT,&fmt)==-1)  

5. if(errno==EINVAL)  

6. printf(“notsupport format RGB32!/n”);  



6. 图像的缩放

1. VIDIOC_CROPCAP  

2. int ioctl(int fd,int request, struct v4l2_cropcap *argp);  

3. structv4l2_cropcap  

4. {  

5. enumv4l2_buf_type type;// 应用程序设置  

6. struct v4l2_rectbounds;//     最大边界  

7. struct v4l2_rectdefrect;// 默认值  

8. structv4l2_fract pixelaspect;  

9. };  


// 设置缩放

1. VIDIOC_G_CROP,VIDIOC_S_CROP  

2. int ioctl(intfd, int request, struct v4l2_crop *argp);  

3. int ioctl(intfd, int request, const struct v4l2_crop *argp);  

4. struct v4l2_crop  

5. {  

6. enumv4l2_buf_type type;// 应用程序设置  

7. struct v4l2_rectc;  

8. }  


7. 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) ,用户指针。这里只讨论 memorymapping.

// 向设备申请缓冲区

1. VIDIOC_REQBUFS  

2. int ioctl(intfd, int request, struct v4l2_requestbuffers *argp);  

3. structv4l2_requestbuffers  

4. {  

5. __u32 count;  // 缓冲区内缓冲帧的数目  

6. enumv4l2_buf_type type;     // 缓冲帧数据格式  

7. enum v4l2_memorymemory;       // 区别是内存映射还是用户指针方式  

8. __u32 reserved[2];  

9. };  

10.    

11. enum v4l2_memoy{V4L2_MEMORY_MMAP,V4L2_MEMORY_USERPTR};  

12. //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

1. structv4l2_requestbuffers req;  

2. req.count=4;  

3. req.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;  

4. req.memory=V4L2_MEMORY_MMAP;  

5. ioctl(fd,VIDIOC_REQBUFS,&req);  



获取缓冲帧的地址,长度:

VIDIOC_QUERYBUF

int ioctl(intfd, int request, struct v4l2_buffer *argp);

1. structv4l2_buffer  

2. {  

3. __u32 index;   //buffer 序号  

4. enumv4l2_buf_type type;     //buffer 类型  

5. __u32 byteused;     //buffer 中已使用的字节数  

6. __u32 flags;    // 区分是MMAP 还是USERPTR  

7. enum v4l2_fieldfield;  

8. struct timevaltimestamp;// 获取第一个字节时的系统时间  

9. structv4l2_timecode timecode;  

10. __u32 sequence;// 队列中的序号  

11. enum v4l2_memorymemory;//IO 方式,被应用程序设置  

12. union m  

13. {  

14. __u32 offset;// 缓冲帧地址,只对MMAP 有效  

15. unsigned longuserptr;  

16. };  

17. __u32 length;// 缓冲帧长度  

18. __u32 input;  

19. __u32 reserved;  

20. };  



定义一个结构体来保存每个缓冲帧的地址和长度。

1. Struct buffer  

2. {  

3. void* start;  

4. unsigned intlength;  

5. }*buffers;  



#include

void *mmap(void*addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);

//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);


int munmap(void*addr, size_t length);// 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。

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

2. if (!buffers) {  

3. fprintf (stderr,"Out of memory/n");  

4. exit(EXIT_FAILURE);  

5. }  


// 映射

1. for (unsignedint n_buffers = 0; n_buffers < req.count; ++n_buffers) {  

2. struct v4l2_bufferbuf;  

3. memset(&buf,0,sizeof(buf));  

4. buf.type =V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;  

5. buf.memory =V4L2_MEMORY_MMAP;  

6. buf.index =n_buffers;  

7. // 查询序号为n_buffers 的缓冲区,得到其起始物理地址和大小  

8. if (-1 == ioctl(fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf))  

9. exit(-1);  

10. buffers[n_buffers].length= buf.length;  

11. // 映射内存  

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

13. if (MAP_FAILED== buffers[n_buffers].start)  

14. exit(-1);  

15. }  



8. 缓冲区处理好之后,就可以开始获取数据了

1. // 启动/ 停止数据流  

2. VIDIOC_STREAMON,VIDIOC_STREAMOFF  

3. int ioctl(intfd, int request, const int *argp);  

4. //argp 为流类型指针,如V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE.  

5. 在开始之前,还应当把缓冲帧放入缓冲队列:  

6. VIDIOC_QBUF// 把帧放入队列  

7. VIDIOC_DQBUF// 从队列中取出帧  

8. int ioctl(intfd, int request, struct v4l2_buffer *argp);  


例:把四个缓冲帧放入队列,并启动数据流

1. unsigned int i;  

2. enum v4l2_buf_typetype;  

3. // 将缓冲帧放入队列  

4. for (i = 0; i< 4; ++i)  

5. {  

6. structv4l2_buffer buf;  

7. buf.type =V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;  

8. buf.memory =V4L2_MEMORY_MMAP;  

9. buf.index = i;  

10. ioctl (fd,VIDIOC_QBUF, &buf);  

11. }  

12. type =V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;  

13. ioctl (fd,VIDIOC_STREAMON, &type);  



例:获取一帧并处理

1. structv4l2_buffer buf;  

2. CLEAR (buf);  

3. buf.type =V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;  

4. buf.memory =V4L2_MEMORY_MMAP;  

5. // 从缓冲区取出一个缓冲帧  

6. ioctl (fd,VIDIOC_DQBUF, &buf);  

7. // 图像处理  

8. process_image(buffers[buf.index].start);  

9. // 将取出的缓冲帧放回缓冲区  

10. ioctl (fd, VIDIOC_QBUF,&buf);  


 二:完整的代码及相应注释如下:
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

typedef struct     //定义一个结构体来记录每个缓冲帧映射后的地址和长度。
{
    void *start;
    int length;
}BUFTYPE;

BUFTYPE *user_buf;
int n_buffer = 0;

//打开摄像头设备
int open_camer_device()
{
    int fd;

     if((fd = open("/dev/video0",O_RDWR | O_NONBLOCK)) < 0)  //以非阻塞的方式打开摄像头,返回摄像头的fd
    {
        perror("Fail to open");
        exit(EXIT_FAILURE);
    } 

    return fd;
}

int init_mmap(int fd)
{
    int i = 0;
    struct v4l2_requestbuffers reqbuf;          //向驱动申请帧缓冲的请求,里面包含申请的个数

    bzero(&reqbuf,sizeof(reqbuf));               //查看Man手册,我们知道,这个是初始化reqbuf这个变量里边的值为0
    reqbuf.count = 4;                            //缓冲区内缓冲帧的数目
    reqbuf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;   //缓冲帧数据格式
    reqbuf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;            //区别是内存映射还是用户指针方式,在这里是内存映射

    //申请视频缓冲区(这个缓冲区位于内核空间,需要通过mmap映射)
    //这一步操作可能会修改reqbuf.count的值,修改为实际成功申请缓冲区个数
    if(-1 == ioctl(fd,VIDIOC_REQBUFS,&reqbuf))     //向设备申请缓冲区
    {
        perror("Fail to ioctl 'VIDIOC_REQBUFS'");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    n_buffer = reqbuf.count;  //把实际成功申请缓冲区个数的值赋给n_buffer这个变量,因为在申请的时候可能会修改reqbuf.count的值

    printf("n_buffer = %d\n",n_buffer);

    user_buf = calloc(reqbuf.count,sizeof(*user_buf));   //为这个结构体变量分配内存,这个结构体主要的目的保存的是
                                                                                //每一个缓冲帧的地址和大小。
    if(user_buf == NULL)
    {
    fprintf(stderr,"Out of memory\n");
    exit(EXIT_FAILURE);
    }

/*******************************函数注释*********************************/
//将这些帧缓冲区从内核空间映射到用户空间,便于应用程序读取/处理视频数据;
//void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
//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);
//int munmap(void *addr, size_t length);// 断开映射
//addr 为映射后的地址,length 为映射后的内存长度
 /*******************************函数注释*********************************/


 //思考:在mmap映射之后,在用户空间可以对视频采集的帧缓冲区进行怎样的操作?能否举个实例?
//在read_frame()的process_image(user_buf[buf.index].start,user_buf[buf.index].length)中可以找到答案
    for(i = 0; i < reqbuf.count; i ++)
    {
        struct v4l2_buffer buf;

        bzero(&buf,sizeof(buf));
        buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
        buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
        buf.index = i;

    //查询申请到内核缓冲区的信息
        if(-1 == ioctl(fd,VIDIOC_QUERYBUF,&buf))  //通过fd就可以找到内核的缓冲区么?
        {
        perror("Fail to ioctl : VIDIOC_QUERYBUF");
        exit(EXIT_FAILURE);
        }

        user_buf[i].length = buf.length;
        user_buf[i].start =                               //返回映射后的地址
        mmap(                                               //关于mmap的注释,可参考上方
        NULL,/*start anywhere*/
        buf.length,
        PROT_READ | PROT_WRITE,
        MAP_SHARED,
        fd,buf.m.offset
        );
        if(MAP_FAILED == user_buf[i].start)  //MAP_FAILED表示mmap没有成功映射,其返回的值
        {
        perror("Fail to mmap");
        exit(EXIT_FAILURE);
        }
    } 

return 0;
}


/**********************注释*******************************************
//VIDIOC_ENUM_FMT// 显示所有支持的格式  
//int ioctl(intfd, int request, struct v4l2_fmtdesc *argp);  
//structv4l2_fmtdesc  
//{  
//__u32 index;   // 要查询的格式序号,应用程序设置  
//enumv4l2_buf_type type;     // 帧类型,应用程序设置  
//__u32 flags;    // 是否为压缩格式  
//__u8       description[32];      // 格式名称  
//__u32pixelformat; // 格式  
//__u32reserved[4]; // 保留  
//};  
*****************************注释*************************************/
/****************************注释*********************************************
//structv4l2_capability  
//{  
//__u8 driver[16];     // 驱动名字  
//__u8 card[32];       // 设备名字  
//__u8bus_info[32]; // 设备在系统中的位置  
//__u32 version;       // 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
*******************************注释*******************************************/
/******************************注释********************************************
//structv4l2_format  
//{  
//enumv4l2_buf_type type;// 帧类型,应用程序设置  
//union fmt  
//{  
//structv4l2_pix_format pix;// 视频设备使用  
//structv4l2_window win;  
//structv4l2_vbi_format vbi;  
//structv4l2_sliced_vbi_format sliced;  
//__u8raw_data[200];  
//};  
//};  
********************************注释*******************************************/


//初始化视频设备
int init_camer_device(int fd)
{
    struct v4l2_fmtdesc fmt;              
    struct v4l2_capability cap;         
    struct v4l2_format stream_fmt;       
    int ret;

    //当前视频设备支持的视频格式
    memset(&fmt,0,sizeof(fmt));
    fmt.index = 0;
    fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;


    while((ret = ioctl(fd,VIDIOC_ENUM_FMT,&fmt)) == 0)  
    {
        fmt.index ++ ;


        printf("{pixelformat = %c%c%c%c},description = '%s'\n",
        fmt.pixelformat & 0xff,(fmt.pixelformat >> 8)&0xff,
        (fmt.pixelformat >> 16) & 0xff,(fmt.pixelformat >> 24)&0xff,
        fmt.description);
    }


    //查询设备属性
    ret = ioctl(fd,VIDIOC_QUERYCAP,&cap);
    if(ret < 0){
    perror("FAIL to ioctl VIDIOC_QUERYCAP");
    exit(EXIT_FAILURE);
    }


    //判断是否是一个视频捕捉设备
    if(!(cap.capabilities & V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE))
    {
    printf("The Current device is not a video capture device\n");
    exit(EXIT_FAILURE);

    }


    //判断是否支持视频流形式
    if(!(cap.capabilities & V4L2_CAP_STREAMING))
    {
    printf("The Current device does not support streaming i/o\n");
    exit(EXIT_FAILURE);
    }


    //设置摄像头采集数据格式,如设置采集数据的
    //长,宽,图像格式(JPEG,YUYV,MJPEG等格式)
    stream_fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    stream_fmt.fmt.pix.width = 680;
    stream_fmt.fmt.pix.height = 480;
    stream_fmt.fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_MJPEG;
    stream_fmt.fmt.pix.field = V4L2_FIELD_INTERLACED;

    if(-1 == ioctl(fd,VIDIOC_S_FMT,&stream_fmt))
    {
    perror("Fail to ioctl");
    exit(EXIT_FAILURE);
    }

    //初始化视频采集方式(mmap)
    init_mmap(fd);

    return 0;
}


/************************注释**************************************************
//structv4l2_buffer  
//{  
//__u32 index;   //buffer 序号  
//enumv4l2_buf_type type;     //buffer 类型  
//__u32 byteused;     //buffer 中已使用的字节数  
//__u32 flags;    // 区分是MMAP 还是USERPTR  
//enum v4l2_fieldfield;  
//struct timevaltimestamp;// 获取第一个字节时的系统时间  
//structv4l2_timecode timecode;  
//__u32 sequence;// 队列中的序号  
//enum v4l2_memorymemory;//IO 方式,被应用程序设置  
//union m  
//{  
//__u32 offset;// 缓冲帧地址,只对MMAP 有效  
//unsigned longuserptr;  
//};  
//__u32 length;// 缓冲帧长度  
//__u32 input;  
//__u32 reserved;  
//};  
*****************************注释************************************************/


 //开始采集数据
int start_capturing(int fd)          //启动视频采集后,驱动程序开始采集一帧数据,把采集的数据放入视频采集输入队列的第一个帧缓冲区,
{                                             //一帧数据采集完成,也就是第一个帧缓冲区存满一帧数据后,驱动程序将该帧缓冲区移至视频采集
      unsigned int i;                     //输出队列,等待应用程序 从输出队列取出。驱动程序接下来采集下一帧数据,放入第二个帧缓冲区,
       enum v4l2_buf_type type;   //同样帧缓冲区存满下一帧数据后,被放入视频采集输出队列。所以在开始采集视频数据之前,
                                              //我们需要将申请的缓冲区放入视频采集输入队列中排队,这样视频采集输入队列中才有帧缓冲                                                                 //区,这样也才能保存我们才采集的数据
    
    //将申请的内核缓冲区放入视频采集输入队列中排队
    for(i = 0;i < n_buffer;i ++)
    {
        struct v4l2_buffer buf;

        bzero(&buf,sizeof(buf));
        buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
        buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
        buf.index = i;

        if(-1 == ioctl(fd,VIDIOC_QBUF,&buf))       //思考:申请的内核缓冲区和视频采集输入队列排队怎么联系起来的?                                                                                                  //貌似根本就没有与前面申请 的缓冲区,
        {                                                          //不知道V4L2底层驱动是如何实现的,这有待自己进一步去深钻V4L2驱动的实现
                perror("Fail to ioctl 'VIDIOC_QBUF'");
                exit(EXIT_FAILURE);
        }

    }


    //开始采集数据
    type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;                //在采集数据的时候,它是怎么和视频输入队列中的帧缓冲区联系起来的?                                                                                      //参数中都没有给出,如何联系?
    if(-1 == ioctl(fd,VIDIOC_STREAMON,&type))          //这有得去深钻V4L2的底层驱动的实现,听说ioctl涉及79个回调函数
    {
        printf("i = %d.\n",i);
        perror("Fail to ioctl 'VIDIOC_STREAMON'");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    return 0;
}


//将采集好的数据放到文件中
int process_image(void *addr,int length)   //思考一下addr是指啥?在read_frame()中可以找到答案,先可以跳过process_image,
{                                         //直接在read_frame函数中去看,在看的过程中,遇到process_image函数的时候再过来看
    FILE *fp;
    static int num = 0;
    char picture_name[20];

    // sprintf(picture_name,"test.avi");             //将一帧帧的数据存入test.avi文件中
    sprintf(picture_name,"picture%d.jpg",num ++);  //格式化picture_name这个变量

    if((fp = fopen(picture_name,"w")) == NULL)   //这个方式和上述的sprintf结合起来就实现了文件的自动命名,此方法可以借鉴一下
    {
        perror("Fail to fopen");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }


    fwrite(addr,length,1,fp);   //从addr写到fp中
    usleep(500);

    fclose(fp);

    return 0;
}


int read_frame(int fd)
{
    struct v4l2_buffer buf;       
    unsigned int i;               

    bzero(&buf,sizeof(buf));
    buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;

    //从输出队列中去取缓冲区
    if(-1 == ioctl(fd,VIDIOC_DQBUF,&buf)) //buf和fd是怎样的一个连接方式或者说对应关系?也就是不明白,在ioctl中,                                                                                       //是如何把这两者联 系起来的
    {                                                     //归根结底,一个问题就是搞清楚V4L2中的ioctl的具体底层驱动的实现,待需要再去钻吧!
        perror("Fail to ioctl 'VIDIOC_DQBUF'");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }


    assert(buf.index < n_buffer);      //assert函数的作用是判断计算表达式 expression ,如果其值为假(即为0),                                                                                    //那么它先向stderr打印一条出错信息,然后通过调用 abort 来终止程序运行。

    //读取进程空间的数据到一个文件中
    process_image(user_buf[buf.index].start,user_buf[buf.index].length);

    if(-1 == ioctl(fd,VIDIOC_QBUF,&buf))      //这个的作用是:将视频输出的缓冲帧放回到视频输入的缓冲区中去  
    {
        perror("Fail to ioctl 'VIDIOC_QBUF'");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    return 1;
}


int mainloop(int fd)         //这个mainloop()函数中主要涉及的知识就是select()函数了,可见上一篇我转载的博客

    int count = 10;

    while(count -- > 0)     
    {
        for(;;)
        {
            fd_set fds;
            struct timeval tv;
            int r;

            FD_ZERO(&fds);
            FD_SET(fd,&fds);


            /*Timeout*/
            tv.tv_sec = 2;
            tv.tv_usec = 0;

            r = select(fd + 1,&fds,NULL,NULL,&tv);   


                if(-1 == r)
                {
                    if(EINTR == errno)
                    continue;

                    perror("Fail to select");
                    exit(EXIT_FAILURE);
                }


                if(0 == r)
                {
                    fprintf(stderr,"select Timeout\n");
                    exit(EXIT_FAILURE);
                }


                if(read_frame(fd))
                break;

            }

        }

    return 0;

}


void stop_capturing(int fd)
{
    enum v4l2_buf_type type;

    type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    if(-1 == ioctl(fd,VIDIOC_STREAMOFF,&type))
    {
        perror("Fail to ioctl 'VIDIOC_STREAMOFF'");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    return;

}


void uninit_camer_device()
{
    unsigned int i;


    for(i = 0;i < n_buffer;i ++)
    {
        if(-1 == munmap(user_buf[i].start,user_buf[i].length))
        {
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

    }

    free(user_buf);

    return;

}


void close_camer_device(int fd)
{
    if(-1 == close(fd))
    {
        perror("Fail to close fd");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    return;

}


int main()
{
    int fd;       
                         
    fd = open_camer_device();

    init_camer_device(fd);

    start_capturing(fd);

    mainloop(fd);

    stop_capturing(fd);

    uninit_camer_device(fd);

    close_camer_device(fd);

    return 0;

}

注:V4L2的英文资料
v4l2.pdf

智能推荐

注意!

本站转载的文章为个人学习借鉴使用,本站对版权不负任何法律责任。如果侵犯了您的隐私权益,请联系我们删除。



 
© 2014-2019 ITdaan.com 粤ICP备14056181号  

赞助商广告