嵌入式linux uvc,Linux摄像头驱动学习之：（四）UVC-摄像头驱动框架分析

怼烎@ 2023-01-21 07:29 527阅读 0赞

UVC: USB Video Class

UVC驱动：drivers\\media\\video\\uvc\\

uvc\_driver.c分析:

1. usb\_register(&uvc\_driver.driver);

2. uvc\_probe

uvc\_register\_video

vdev = video\_device\_alloc();

vdev->fops = &uvc\_fops;

video\_register\_device

在www.usb.org下载 uvc specification,

UVC 1.5 Class specification.pdf : 有详细描述

USB\_Video\_Example 1.5.pdf    : 有示例

通过VideoControl Interface来控制，

通过VideoStreaming Interface来读视频数据，

VC里含有多个Unit/Terminal等功能模块，可以通过访问这些模块进行控制，比如调亮度

分析UVC驱动调用过程：

const struct v4l2\_file\_operations uvc\_fops = \{

.owner  = THIS\_MODULE,

.open  = uvc\_v4l2\_open,

.release = uvc\_v4l2\_release,

.ioctl  = uvc\_v4l2\_ioctl,

.read  = uvc\_v4l2\_read,

.mmap  = uvc\_v4l2\_mmap,

.poll  = uvc\_v4l2\_poll,

\};

1. open:

uvc\_v4l2\_open

2. VIDIOC\_QUERYCAP   // video->streaming->type 应该是在设备被枚举时分析描述符时设置的

if (video->streaming->type == V4L2\_BUF\_TYPE\_VIDEO\_CAPTURE)

cap->capabilities = V4L2\_CAP\_VIDEO\_CAPTURE

| V4L2\_CAP\_STREAMING;

else

cap->capabilities = V4L2\_CAP\_VIDEO\_OUTPUT

| V4L2\_CAP\_STREAMING;

3. VIDIOC\_ENUM\_FMT // format数组应是在设备被枚举时设置的

format = &video->streaming->format\[fmt->index\];

4. VIDIOC\_G\_FMT

uvc\_v4l2\_get\_format  // USB摄像头支持多种格式fromat, 每种格式下有多种frame(比如分辨率)

struct uvc\_format \*format = video->streaming->cur\_format;

struct uvc\_frame \*frame = video->streaming->cur\_frame;

5. VIDIOC\_TRY\_FMT

uvc\_v4l2\_try\_format

/\* Check if the hardware supports the requested format. \*/

/\* Find the closest image size. The distance between image sizes is

\* the size in pixels of the non-overlapping regions between the

\* requested size and the frame-specified size.

\*/

6. VIDIOC\_S\_FMT  // 只是把参数保存起来，还没有发给USB摄像头

uvc\_v4l2\_set\_format

uvc\_v4l2\_try\_format

video->streaming->cur\_format = format;

video->streaming->cur\_frame = frame;

7. VIDIOC\_REQBUFS

uvc\_alloc\_buffers

for (; nbuffers > 0; --nbuffers) \{

mem = vmalloc\_32(nbuffers \* bufsize);

if (mem != NULL)

break;

8. VIDIOC\_QUERYBUF

uvc\_query\_buffer

\_\_uvc\_query\_buffer

memcpy(v4l2\_buf, &buf->buf, sizeof \*v4l2\_buf);  // 复制参数

9. mmap

uvc\_v4l2\_mmap

10. VIDIOC\_QBUF

uvc\_queue\_buffer

list\_add\_tail(&buf->stream, &queue->mainqueue);

list\_add\_tail(&buf->queue, &queue->irqqueue);

11. VIDIOC\_STREAMON

uvc\_video\_enable(video, 1)  // 把所设置的参数发给硬件,然后启动摄像头

/\* Commit the streaming parameters. \*/

uvc\_commit\_video

uvc\_set\_video\_ctrl  /\* 设置格式fromat, frame \*/

ret = \_\_uvc\_query\_ctrl(video->dev /\* 哪一个USB设备 \*/, SET\_CUR, 0,

video->streaming->intfnum  /\* 哪一个接口: VS \*/,

probe ? VS\_PROBE\_CONTROL : VS\_COMMIT\_CONTROL, data, size,

uvc\_timeout\_param);

/\* 启动：Initialize isochronous/bulk URBs and allocate transfer buffers. \*/

uvc\_init\_video(video, GFP\_KERNEL);

uvc\_init\_video\_isoc / uvc\_init\_video\_bulk

urb->complete = uvc\_video\_complete; (收到数据后此函数被调用,它又调用video->decode(urb, video, buf); ==> uvc\_video\_decode\_isoc/uvc\_video\_encode\_bulk => uvc\_queue\_next\_buffer => wake\_up(&buf->wait);)

usb\_submit\_urb

12. poll

uvc\_v4l2\_poll

uvc\_queue\_poll

poll\_wait(file, &buf->wait, wait);  // 休眠等待有数据

13. VIDIOC\_DQBUF

uvc\_dequeue\_buffer

list\_del(&buf->stream);

14. VIDIOC\_STREAMOFF

uvc\_video\_enable(video, 0);

usb\_kill\_urb(urb);

usb\_free\_urb(urb);

分析设置亮度过程：

ioctl: VIDIOC\_S\_CTRL

uvc\_ctrl\_set

uvc\_ctrl\_commit

\_\_uvc\_ctrl\_commit(video, 0);

uvc\_ctrl\_commit\_entity(video->dev, entity, rollback);

ret = uvc\_query\_ctrl(dev  /\* 哪一个USB设备 \*/, SET\_CUR, ctrl->entity->id  /\* 哪一个unit/terminal \*/,

dev->intfnum /\* 哪一个接口: VC interface \*/, ctrl->info->selector,

uvc\_ctrl\_data(ctrl, UVC\_CTRL\_DATA\_CURRENT),

ctrl->info->size);

总结：

1. UVC设备有2个interface: VideoControl Interface, VideoStreaming Interface

2. VideoControl Interface用于控制，比如设置亮度。它内部有多个Unit/Terminal(在程序里Unit/Terminal都称为entity)

可以通过类似的函数来访问：

ret = uvc\_query\_ctrl(dev  /\* 哪一个USB设备 \*/, SET\_CUR, ctrl->entity->id  /\* 哪一个unit/terminal \*/,

dev->intfnum /\* 哪一个接口: VC interface \*/, ctrl->info->selector,

uvc\_ctrl\_data(ctrl, UVC\_CTRL\_DATA\_CURRENT),

ctrl->info->size);

3. VideoStreaming Interface用于获得视频数据，也可以用来选择fromat/frame(VS可能有多种format, 一个format支持多种frame， frame用来表示分辨率等信息)

可以通过类似的函数来访问：

ret = \_\_uvc\_query\_ctrl(video->dev /\* 哪一个USB设备 \*/, SET\_CUR, 0,

video->streaming->intfnum  /\* 哪一个接口: VS \*/,

probe ? VS\_PROBE\_CONTROL : VS\_COMMIT\_CONTROL, data, size,

uvc\_timeout\_param);

4. 我们在设置FORMAT时只是简单的使用video->streaming->format\[fmt->index\]等数据，

这些数据哪来的？

应是设备被枚举时设置的，也就是分析它的描述符时设置的。

5. UVC驱动的重点在于：

描述符的分析

属性的控制: 通过VideoControl Interface来设置

格式的选择：通过VideoStreaming Interface来设置

数据的获得：通过VideoStreaming Interface的URB来获得

(---end---)

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