V4L2学习笔记1——概述、基础代码（打开设备，查询设备支持的视频格式）

谁践踏了优雅 2023-01-14 05:57 20阅读 0赞

# 一、概述 #

1、V4L和V4L2。

V4L是Linux环境下开发视频采集设备驱动程序的一套规范(API)，它为驱动程序的编写提供统一的接口，并将所有的视频采集设备的驱动程序都纳入其的管理之中。V4L不仅给驱动程序编写者带来极大的方便，同时也方便了应用程序的编写和移植。V4L2是V4L的升级版，由于我们使用的OOB是3.3的内核，不再支持V4L，因而编程不再考虑V4L的api和参数定义。  
Video for Linuxtwo(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。

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:  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L21hb19odWlfZmVp_size_16_color_FFFFFF_t_70]

# 代码阅读 #

参考：

[https://www.cnblogs.com/edver/p/7749628.html][https_www.cnblogs.com_edver_p_7749628.html]

/*V4L2学习*/
    
    #include<fcntl.h>
    #include <unistd.h>
    #include <stdio.h>
    #include <linux/videodev2.h>
    
    #include <unistd.h> /* System V */
    #include <sys/ioctl.h> /* BSD and Linux */
    #include <stropts.h> /* XSI STREAMS */
    #include <errno.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <cstring>
    #include <sys/mman.h>
    
    // struct v4l2_capability
    // { 
    // __u8 driver[16]; // 驱动名字
    // unsigned char card[32]; // 设备名字
    // unsigned char bus_info[32]; // 设备在系统中的位置
    // unsigned int version; // 驱动版本号
    // unsigned int capabilities; // 设备支持的操作
    // unsigned int reserved[4]; // 保留字段
    // };
    
    
    
    // struct v4l2_fmtdesc
    // { 
    // __u32 index; // 要查询的格式序号，应用程序设置
    // enum v4l2_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
    // __u32 pixelformat; // 格式
    // __u32 reserved[4]; // 保留
    // };
    
    // struct v4l2_format
    // { 
    // enum v4l2_buf_type type;// 帧类型，应用程序设置
    // union fmt
    // { 
    // struct v4l2_pix_format pix;// 视频设备使用
    // struct v4l2_window win;
    // struct v4l2_vbi_format vbi;
    // struct v4l2_sliced_vbi_format sliced;
    // __u8 raw_data[200];
    // };
    // };
      struct buffer
    { 
        void* start;
        unsigned int length;
    }*buffers;
    
    int main()
    { 
      // int fd=open("/dev/video0",O_RDWR);// 打开设备
         int fd=open("/dev/video2",O_RDWR);// 打开设备
        printf("打开\n");
        struct v4l2_capability cap;
        ioctl(fd,VIDIOC_QUERYCAP,&cap);
        printf("设备名称:%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&0XFF);
    
    //例：显示所有支持的帧格式
        struct v4l2_fmtdesc fmtdesc;
        fmtdesc.index=0;
        fmtdesc.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
        printf("支持的格式:\n");
        while(ioctl(fd,VIDIOC_ENUM_FMT,&fmtdesc)!=-1)
        { 
            printf("/t%d.%s\n",fmtdesc.index+1,fmtdesc.description);
            fmtdesc.index++;
        }
    //例：检查是否支持某种帧格式
    struct v4l2_format fmt;
        fmt.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; 
        fmt.fmt.pix.pixelformat=V4L2_PIX_FMT_RGB32; 
        if(ioctl(fd,VIDIOC_TRY_FMT,&fmt)==-1) 
            if(errno==EINVAL)
                printf("not support format RGB32!\n");
    
    struct v4l2_input input;
    
    struct v4l2_standard standard;
    
    memset (&input, 0, sizeof (input));
    
    //首先获得当前输入的 index,注意只是 index，要获得具体的信息，就的调用列举操作
    
    if (-1 == ioctl (fd, VIDIOC_G_INPUT, &input.index)) { 
    
    perror ("VIDIOC_G_INPUT");
    
    exit (EXIT_FAILURE);
    
    }
    
    //调用列举操作，获得 input.index 对应的输入的具体信息
    
    if (-1 == ioctl (fd, VIDIOC_ENUMINPUT, &input)) { 
    
    perror ("VIDIOC_ENUM_INPUT");
    
    exit (EXIT_FAILURE);
    
    }
    
    printf ("Current input%s supports:\n", input.name); memset (&standard, 0, sizeof (standard)); standard.index = 0;
    
    //列举所有的所支持的 standard，如果 standard.id 与当前 input 的 input.std 有共同的
    //bit flag，意味着当前的输入支持这个 standard,这样将所有驱动所支持的 standard 列举一个
    
    //遍，就可以找到该输入所支持的所有 standard 了。
    
    while (0 == ioctl (fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard)) { 
    
    if (standard.id & input.std)
    
    printf ("%s\n", standard.name);
    
    standard.index++;
    
    }
    
    /* EINVAL indicates the end of the enumeration, which cannot be empty unless this device falls under the USB exception.*/
    
    if (errno != EINVAL || standard.index == 0) 
    { 
        perror ("VIDIOC_ENUMSTD");
        exit (EXIT_FAILURE);
    }
    
    struct v4l2_requestbuffers req;
    //例：申请一个拥有四个缓冲帧的缓冲区
    req.count=4; req.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    
    req.memory=V4L2_MEMORY_MMAP;
    
    ioctl(fd,VIDIOC_REQBUFS,&req);
    
    buffers = (buffer*)calloc (req.count, sizeof (*buffers));
    
    if (!buffers) { 
    
    // 映射
    
    fprintf (stderr,"Out of memory/n");
    
    exit (EXIT_FAILURE);
    
    }
    
    for (unsigned int n_buffers = 0; n_buffers < req.count; ++n_buffers)
    { 
        struct v4l2_buffer buf;
        memset(&buf,0,sizeof(buf));
        buf.type= V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
        buf.memory= V4L2_MEMORY_MMAP;
        buf.index= n_buffers;
        // 查询序号为n_buffers 的缓冲区，得到其起始物理地址和大小
        if (-1 == ioctl (fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf))
        { 
            exit(-1);
        }
    
        buffers[n_buffers].length= buf.length;
        // 映射内存
        buffers[n_buffers].start=mmap (NULL,buf.length,PROT_READ | PROT_WRITE ,MAP_SHARED,fd, buf.m.offset);
        if (MAP_FAILED == buffers[n_buffers].start)
        { 
            exit(-1);
        }
    
    
    }
    
        return 0;
    }

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L21hb19odWlfZmVp_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221022/39ddd825c6404a2393487955ae5d71f6.png
[https_www.cnblogs.com_edver_p_7749628.html]: https://www.cnblogs.com/edver/p/7749628.html