Linux下的V4L2編程

一．設定採集方式，格式 常用命令標誌

    開啟視頻裝置後，可以設定該視頻裝置的屬性，例如裁剪、縮放等。這一步是可選的。在Linux編程中，一般使用ioctl函數來對裝置的I/O通道進行管理：

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

__fd：裝置的ID，例如剛才用open函數開啟視頻通道後返回的cameraFd；

__request：具體的命令標誌符。

在進行V4L2開發中，一般會用到以下的命令標誌符：

1. VIDIOC_REQBUFS：分配記憶體
2. VIDIOC_QUERYBUF：把VIDIOC_REQBUFS中分配的資料緩衝轉換成物理地址
3. VIDIOC_QUERYCAP：查詢驅動功能
4. VIDIOC_ENUM_FMT：擷取當前驅動支援的視頻格式
5. VIDIOC_S_FMT：設定當前驅動的頻捕獲格式
6. VIDIOC_G_FMT：讀取當前驅動的頻捕獲格式
7. VIDIOC_TRY_FMT：驗證當前驅動的顯示格式
8. VIDIOC_CROPCAP：查詢驅動的修剪能力
9. VIDIOC_S_CROP：設定視頻訊號的邊框
10. VIDIOC_G_CROP：讀取視頻訊號的邊框
11. VIDIOC_QBUF：把資料從緩衝中讀取出來
12. VIDIOC_DQBUF：把資料放回緩衝隊列
13. VIDIOC_STREAMON：開始視頻顯示函數
14. VIDIOC_STREAMOFF：結束視頻顯示函數
15. VIDIOC_QUERYSTD：檢查當前視頻裝置支援的標準，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（視頻裝置）

1. 開啟裝置檔案。

int fd=open(”/dev/video0″,O_RDWR);

2. 取得裝置的capability，看看裝置具有什麼功能，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，一個視頻裝置可以有多個視頻輸入。VIDIOC_S_INPUT,struct v4l2_input(可不要)

4. 設定視頻的制式和框架格式，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;    // 資料流類型，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;   // 視頻資料存放區類型，例如是YUV 4 ：2 ：2 還是RGB

    enum v4l2_field         field;

    __u32                   bytesperline;   

    __u32                   sizeimage;

    enum v4l2_colorspace    colorspace;

    __u32                   priv;      

  };

  */

範例：

  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. 向驅動申請幀緩衝，一般不超過5個。struct v4l2_requestbuffers

struct v4l2_requestbuffers

{

__u32               count; // 緩衝數量，也就是說在緩衝隊列裡保持多少張照片

enum v4l2_buf_type type;   // 資料流類型，必須永遠是V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE

enum v4l2_memory    memory; // V4L2_MEMORY_MMAP 或 V4L2_MEMORY_USERPTR

__u32               reserved[2];

};

範例：

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.申請實體記憶體 ，並將申請到的幀緩衝映射到使用者空間，這樣就可以直接操作採集到的幀了，而不必去複製。將申請到的幀緩衝全部入隊列，以便存放採集到的資料.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));

    //記憶體映射

   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. 開始視頻的採集。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. 出隊列以取得已採集資料的幀緩衝，取得原始採集資料。VIDIOC_DQBUF, 將緩衝重新入隊列尾,這樣可以迴圈採集。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. 停止視頻的採集。VIDIOC_STREAMOFF

10. 關閉視頻裝置。close(fd);