Linux下视频采集(V4L2)编程小结

embedhq 发表于 2010-8-11 13:36:52

本帖最后由 embedhq 于 2010-8-11 13:42 编辑

作者：武汉华嵌嵌入式培训中心讲师吴老师 www.emebdhq.org

                     Linux下V4L2编程小结

开发平台：ubuntu 8.04
目标平台：TQ2440
开发工具：arm 交叉工具链版本3.4.5

一．设置采集方式，格式常用命令标志

打开视频设备后，可以设置该视频设备的属性，例如裁剪、缩放等。这一步是可选的。在Linux编程中，一般使用ioctl函数来对设备的I/O通道进行管理：
extern int ioctl (int __fd, unsigned long int __request, …) __THROW;
__fd：设备的ID，例如刚才用open函数打开视频通道后返回的cameraFd；
__request：具体的命令标志符。
在进行V4L2开发中，一般会用到以下的命令标志符：
1. VIDIOC_REQBUFS：分配内存
2. VIDIOC_QUERYBUF：把VIDIOC_REQBUFS中分配的数据缓存转换成物理地址
3. VIDIOC_QUERYCAP：查询驱动功能
4. VIDIOC_ENUM_FMT：获取当前驱动支持的视频格式
5. VIDIOC_S_FMT：设置当前驱动的频捕获格式
6. VIDIOC_G_FMT：读取当前驱动的频捕获格式
7. VIDIOC_TRY_FMT：验证当前驱动的显示格式
8. VIDIOC_CROPCAP：查询驱动的修剪能力
9. VIDIOC_S_CROP：设置视频信号的边框
10. VIDIOC_G_CROP：读取视频信号的边框
11. VIDIOC_QBUF：把数据从缓存中读取出来
12. VIDIOC_DQBUF：把数据放回缓存队列
13. VIDIOC_STREAMON：开始视频显示函数
14. VIDIOC_STREAMOFF：结束视频显示函数
15. VIDIOC_QUERYSTD：检查当前视频设备支持的标准，例如PAL或NTSC。
这些IO调用，有些是必须的，有些是可选择的。

二.一般操作流程（视频设备）
1. 打开设备文件。
int fd=open(”/dev/video0″,O_RDWR);

2. 取得设备的capability，看看设备具有什么功能，比如是否具有视频输入,或者音频输入输出等。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. 选择视频输入，一个视频设备可以有多个视频输入。VIDIOC_S_INPUT,struct v4l2_input(可不要)
4. 设置视频的制式和帧格式，制式包括PAL，NTSC，帧的格式个包括宽度和高度等。
   VIDIOC_S_STD,VIDIOC_S_FMT,struct v4l2_std_id,struct v4l2_format
struct v4l2_format fmt;
/*
v4l2_format 结构如下：
struct v4l2_format
{
enum v4l2_buf_type type; // 数据流类型，必须永远是V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
union
{
   struct v4l2_pix_format pix;
   struct v4l2_window    win;
   struct v4l2_vbi_format vbi;
   __u8 raw_data;
} fmt;
};
struct v4l2_pix_format
{
__u32                width;       // 宽，必须是16 的倍数
__u32                height;    // 高，必须是16 的倍数
__u32                pixelformat; // 视频数据存储类型，例如是YUV 4 ：2 ：2 还是RGB
enum v4l2_field       field;
__u32                bytesperline;
__u32                sizeimage;
enum v4l2_colorspace colorspace;
__u32                priv;
};
*/
样例：
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. 向驱动申请帧缓冲，一般不超过5个。struct v4l2_requestbuffers

struct v4l2_requestbuffers
{
__u32             count; // 缓存数量，也就是说在缓存队列里保持多少张照片
enum v4l2_buf_type type; // 数据流类型，必须永远是V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
enum v4l2_memory memory; // V4L2_MEMORY_MMAP 或 V4L2_MEMORY_USERPTR
__u32             reserved;
};
样例：
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.申请物理内存，并将申请到的帧缓冲映射到用户空间，这样就可以直接操作采集到的帧了，而不必去复制。将申请到的帧缓冲全部入队列，以便存放采集到的数据.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));
//内存映射
buffers.length = buf.length;
buffers.offset = (size_t) buf.m.offset;
buffers.start = mmap (NULL, buf.length,PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, buf.m.offset);
printf("buffers.length = %d,buffers.offset = %d ,buffers.start = %d\n",buffers.length,buffers.offset,buffers.start);
printf("buf2 len is %d\n",sizeof(buffers.start));
if (buffers.start == MAP_FAILED)
{
perror("buffers error\n");
//return -1;
}
if (ioctl (fd, VIDIOC_QBUF, &buf) < 0)
{
printf("VIDIOC_QBUF error\n");
//return -1;
}
}

7. 开始视频的采集。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. 出队列以取得已采集数据的帧缓冲，取得原始采集数据。VIDIOC_DQBUF, 将缓冲重新入队列尾,这样可以循环采集。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.start;
   DEBUG("buf.bytesused = %d \n",buf.bytesused);
   int i1;
   for(i1=0; i1<buf.bytesused; i1++)
   {
   if((buffers.start == 0x000000FF) && (buffers.start == 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.start == 0x000000FF) && (buffers.start == 0x000000D8)) break;
   ptcur++;
   }
   DEBUG("i=%d,FF=%02x,D8=%02x\n",i,buffers.start,buffers.start);
   int imagesize =buf.bytesused - i;
   DEBUG("buf.bytesused = %d \n",buf.bytesused);
   DEBUG ("imagesize = %d \n",imagesize);
9. 停止视频的采集。VIDIOC_STREAMOFF
10. 关闭视频设备。close(fd);

(转载请注明出处： www.embedhq.org)

leix1234 发表于 2012-4-28 13:40:56

好贴子，顶一个！

elitemouse 发表于 2012-5-2 10:21:20

误以为是驱动了。。。还是非常感谢

liang 发表于 2012-5-9 16:01:16

好长的帖子，还是要支持支持！

没名字了~~~ 发表于 2012-5-16 13:22:01

马一下~~现在看不懂

wenjing0204 发表于 2012-5-23 15:27:47

踩一下，还看不太懂，但还是谢谢！

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