V4L2的编程

v4L2是针对uvc免驱usb设备的编程框架 ，主要用于采集usb摄像头等，编程模式如下： 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：

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：把数据放回缓存队列

VIDIOC_DQBUF：把数据从缓存中读取出来

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。

这些IO调用，有些是必须的，有些是可选择的。 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[200]

} 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[2]

}

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

将申请到的帧缓冲映射到用户空间，这样就可以直接 *** 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 = 0numBufs <req.countnumBufs++)

{

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[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. 开始视频的采集。

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[numBufs].start

DEBUG(buf.bytesused = %d \n,buf.bytesused)

int i1

for(i1=0i1<buf.bytesusedi1++)

{

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=0i<buf.bytesusedi++)

{

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. 停止视频的采集。VIDIOC_STREAMOFF

10. 关闭视频设备。close(fd)

摄像头采集的视频数据是JPEG格式，需要通过libjpeg库进行解压，解压后得到的事RGB 24位的，在转换成RGB16位即可。 具体转换是将RGB24位的前8位右移3位，中间8位右移2位，最后8位右移3位，就得到RGB16位数据了。。。具体代码：

unsigned short RGB888toRGB565(unsigned char red, unsigned char green, unsigned char blue)

{

unsigned short B = (blue >>3) &0x001F

unsigned short G = ((green >>2) <<5) &0x07E0

unsigned short R = ((red >>3) <<11) &0xF800

return (unsigned short) (R | G | B)

}

int posWindow(int *fd)

{

struct v4l2_window window

struct v4l2_format fmt

if(*fd <0)

{

printf("posWindow :fd error :%d\r\n")

return -1

}

if(-1 == ioctl(*fd, VIDIOC_G_FMT,&fmt))

{

printf("posWindow G_FMT ERROR\r\n")

//return -1

}

fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OVERLAY

fmt.fmt.win.w.left = 100

fmt.fmt.win.w.top = 50

fmt.fmt.win.w.width = 360

fmt.fmt.win.w.height = 288

if(-1 == ioctl(*fd,VIDIOC_S_FMT,&fmt))

{

printf("ERROR FMT SET\r\n")

}

printf("left :%d top :%d width :%d height:%d\r\n",fmt.fmt.win.w.left,fmt.fmt.win.w.top,fmt.fmt.win.w.width,fmt.fmt.win.w.height)

}

调用：initDisplay(&display_fd)posWindow(&display_fd)初始化显示设备以后调用缩放函数。

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