v4L2編程
v4L2是針對uvc免驅usb設備的編程框架，主要用於采集usb攝像頭等，編程模式如下：
一．設置采集方式
打開視頻設備后，可以設置該視頻設備的屬性，例如裁剪、縮放等。這一步是可選的。在Linux編程中，一般使用ioctl函數來對設備的I/O通道進行管理：
extern int ioctl (int __fd, unsigned long int __request, …) __THROW;
__fd：設備的ID，例如剛才用open函數打開視頻通道后返回的cameraFd；
__request：具體的命令標志符。
在進行V4L2開發中，一般會用到以下的命令標志符：
VIDIOC_REQBUFS：分配內存
VIDIOC_QUERYBUF：把VIDIOC_REQBUFS中分配的數據緩存轉換成物理地址
VIDIOC_QUERYCAP：查詢驅動功能
VIDIOC_ENUM_FMT：獲取當前驅動支持的視頻格式
VIDIOC_S_FMT：設置當前驅動的頻捕獲格式
VIDIOC_G_FMT：讀取當前驅動的頻捕獲格式
VIDIOC_TRY_FMT：驗證當前驅動的顯示格式
VIDIOC_CROPCAP：查詢驅動的修剪能力
VIDIOC_S_CROP：設置視頻信號的邊框
VIDIOC_G_CROP：讀取視頻信號的邊框
VIDIOC_QBUF：把數據從緩存中讀取出來
VIDIOC_DQBUF：把數據放回緩存隊列
VIDIOC_STREAMON：開始視頻顯示函數
VIDIOC_STREAMOFF：結束視頻顯示函數
VIDIOC_QUERYSTD：檢查當前視頻設備支持的標准，例如PAL或NTSC。
這些IO調用，有些是必須的，有些是可選擇的。
二.一般操作流程（視頻設備）
1. 打開設備文件。
int fd=open(”/dev/video0″,O_RDWR);
2. 取得設備的capability，看看設備具有什么功能，比如是否具有視頻輸入,或者音頻輸入輸出等。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. 選擇視頻輸入，一個視頻設備可以有多個視頻輸入。VIDIOC_S_INPUT,struct v4l2_input(可不要)
4. 設置視頻的制式和幀格式，制式包括PAL，NTSC，幀的格式個包括寬度和高度等。
VIDIOC_S_STD,VIDIOC_S_FMT,struct v4l2_std_id,struct v4l2_format
struct v4l2_format fmt;
/*
v4l2_format 結構如下：
struct v4l2_format
{
enum v4l2_buf_type type; // 數據流類型，必須永遠是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; // 寬，必須是16 的倍數
__u32 height; // 高，必須是16 的倍數
__u32 pixelformat; // 視頻數據存儲類型，例如是YUV 4 ：2 ：2 還是RGB
enum v4l2_field field;
__u32 bytesperline;
__u32 sizeimage;
enum v4l2_colorspace colorspace;
__u32 priv;
};
*/
樣例：
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. 向驅動申請幀緩沖，一般不超過5個。struct v4l2_requestbuffers
struct v4l2_requestbuffers
{
__u32 count; // 緩存數量，也就是說在緩存隊列里保持多少張照片
enum v4l2_buf_type type; // 數據流類型，必須永遠是V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
enum v4l2_memory memory; // V4L2_MEMORY_MMAP 或 V4L2_MEMORY_USERPTR
__u32 reserved[2];
};
樣例：
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.申請物理內存
將申請到的幀緩沖映射到用戶空間，這樣就可以直接操作采集到的幀了，而不必去復制。將申請到的幀緩沖全部入隊列，以便存放采集到的數據.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));
//內存映射
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. 開始視頻的采集。
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. 出隊列以取得已采集數據的幀緩沖，取得原始采集數據。VIDIOC_DQBUF, 將緩沖重新入隊列尾,這樣可以循環采集。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. 停止視頻的采集。VIDIOC_STREAMOFF
10. 關閉視頻設備。close(fd);
參見：http://home.ustc.edu.cn/~chh1990/win/
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