Linux v4l2编程API

蔚落 2022-02-13 05:17 238阅读 0赞

在进行V4L2开发中，常用的命令标志符如下(some are optional)： 
    •    VIDIOC_REQBUFS：分配内存 
    •    VIDIOC_QUERYBUF：把VIDIOC_REQBUFS中分配的数据缓存转换成物理地址 
    •    VIDIOC_QUERYCAP：查询驱动功能 
    •    VIDIOC_ENUM_FMT：获取当前驱动支持的视频格式 
    •    VIDIOC_S_FMT：设置当前驱动的频捕获格式 
    •    VIDIOC_G_FMT：读取当前驱动的频捕获格式 
    •    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_S_CROP：设置视频信号的边框 
    •    VIDIOC_G_CROP：读取视频信号的边框 
    •    VIDIOC_QBUF：把数据从缓存中读取出来 
    •    VIDIOC_DQBUF：把数据放回缓存队列 
    •    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，例如PAL或NTSC。
    
    1  查询设备能力
    struct v4l2_capability cap;
    rel = ioctl(fdUsbCam, VIDIOC_QUERYCAP,&cap);
    if(rel != 0)
    {
        perror("ioctl VIDIOC_QUERYCAP");
        return -1;
    }
    
    2：查询当前捕获格式：
     memset(&fmt, 0, sizeof(structv4l2_format));
    fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    if (ioctl(fdUsbCam, VIDIOC_G_FMT, &fmt)< 0)
    {
         printf("get format failed\n");
         return -1;
    }
    
    3：设置当前捕获格式 
    fmt.type      = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    fmt.fmt.pix.width =  640;
    fmt.fmt.pix.height = 480;
    fmt.fmt.pix.pixelformat=V4L2_PIX_FMT_YUYV;
    fmt.fmt.pix.field    = V4L2_FIELD_INTERLACED;
    rel = ioctl(fdUsbCam, VIDIOC_S_FMT, &fmt);
    if (rel < 0)
    {
       printf("\nSet format failed\n");
       return -1;
    }
    4：读取Stream 设置。(主要是帧率)
    struct v4l2_streamparm *setfps;
    setfps=(struct v4l2_streamparm *) calloc(1, sizeof(structv4l2_streamparm));
    memset(setfps, 0, sizeof(struct v4l2_streamparm));
    setfps->type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; 
    rel = ioctl(fdUsbCam,VIDIOC_G_PARM, setfps);
        if(rel == 0)
        {
               printf("\n  Frame rate:  %u/%u\n",
               setfps->parm.capture.timeperframe.denominator,
               setfps->parm.capture.timeperframe.numerator );
        }
        else
        {
           perror("Unable to read out current framerate");
           return -1;
        }
    
    5：设置Stream参数。(主要是采集帧数)
    struct v4l2_streamparm *setfps;
    setfps=(struct v4l2_streamparm *) calloc(1, sizeof(structv4l2_streamparm));
    memset(setfps, 0, sizeof(struct v4l2_streamparm));
    setfps->type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; 
    setfps->parm.capture.timeperframe.numerator=1;
    setfps->parm.capture.timeperframe.denominator=60;
    rel = ioctl(fdUsbCam,VIDIOC_S_PARM, setfps);
    if(rel != 0)
    {
           printf("\nUnable to Set FPS");
           return -1;
    }
    
    6 分配内存
    接下来可以为视频捕获分配内存：
    struct v4l2_requestbuffers  req;
    req.count  = BUFFER_COUNT;//缓存数量,也就是说在缓存队列里保持多少张照片(3)
    req.type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;//数据流类型,必须永远是V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
    req.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;//V4L2_MEMORY_MMAP或V4L2_MEMORY_USERPTR
    if (ioctl(fd, VIDIOC_REQBUFS, &req) == -1) {
          return -1;
    }
    
    7 获取并记录缓存的物理空间
    使用VIDIOC_REQBUFS，我们获取了req.count个缓存，下一步通过调用VIDIOC_QUERYBUF命令来获取这些缓存的地址，然后使用mmap函数转换成应用程序中的绝对地址，最后把这段缓存放入缓存队列：
    typedef struct VideoBuffer {
        void   *start;
        size_t  length;
    } VideoBuffer;
    使用VIDIOC_REQBUFS，我们获取了req.count个缓存，下一步通过调用VIDIOC_QUERYBUF命令来获取这些缓存的地址，然后使用mmap函数转换成应用程序中的绝对地址，最后把这段缓存放入缓存队列： 
    typedef struct VideoBuffer {
        void   *start;
        size_t  length;
    } VideoBuffer;
    v4l2_buffer     结构如下：
    struct v4l2_buffer {
            __u32                 index;
            enum v4l2_buf_type    type;
            __u32                 bytesused;
            __u32                 flags;
            enum v4l2_field       field;
            struct timeval        timestamp;
            struct v4l2_timecode  timecode;
            __u32                 sequence;
            /* memory location */
            enum v4l2_memory      memory;
            union {
                    __u32            offset;
                    unsigned long  userptr;
            } m;
            __u32                   length;
            __u32                   input;
            __u32                   reserved;
    };
    VideoBuffer*    buffers = calloc( req.count, sizeof(*buffers) );
    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;
        // 读取缓存
        if (ioctl(fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf) == -1) {
            return -1;
        }
        buffers[numBufs].length = buf.length;
        // 转换成相对地址
        buffers[numBufs].start = mmap(NULL, buf.length, PROT_READ | PROT_WRITE,
                                    MAP_SHARED,fd, buf.m.offset);
    
    //NULL起始地址，有huf.length这么长，fd是映射到的文件，offset被映射对象内容的起点。
    —MAP_SHARED //与其它所有映射这个对象的进程共享映射空间。对共享区的写入，相当于输出到文件。直到msync()或者munmap()被调用，文件实际上不会被更新
        if (buffers[numBufs].start == MAP_FAILED) {
            return -1;
        }
        // 放入缓存队列
        if (ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf) == -1) {
            return -1;
        }
    }
    8 处理采集数据
    V4L2有一个数据缓存，存放req.count数量的缓存数据。数据缓存采用FIFO的方式，当应用程序调用缓存数据时，缓存队列将最先采集到的视频数据缓存送出，并重新采集一张视频数据。这个过程需要用到两个ioctl命令,VIDIOC_DQBUF和VIDIOC_QBUF：
    struct v4l2_buffer buf;
    memset(&buf,0,sizeof(buf));
    buf.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    buf.memory=V4L2_MEMORY_MMAP;
    buf.index=0;//读取缓存
    if (ioctl(cameraFd, VIDIOC_DQBUF, &buf) == -1)
    {
        return -1;
    }
    //…………视频处理算法//重新放入缓存队列(重点图像处理)
    if (ioctl(cameraFd, VIDIOC_QBUF, &buf) == -1) {
        return -1;
    }