武进网站建设公司,宝安专业网站设计公司,内网 群晖 wordpress,网络设计基本原则1. 定义
V4L2(Video For Linux Two) 是内核提供给应用程序访问音、视频驱动的统一接口。
2. 工作流程#xff1a;
打开设备#xff0d; 检查和设置设备属性#xff0d; 设置帧格式#xff0d; 设置一种输入输出方法#xff08;缓冲 区管理#xff09;
打开设备 检查和设置设备属性 设置帧格式 设置一种输入输出方法缓冲 区管理 循环获取数据 关闭设备。
3. 设备的打开和关闭 #include fcntl.hint open(const char *device_name, int flags);#include unistd.hint clo se(int fd); 例 int fdopen(“/dev/video0”,O_RDWR); // 打开设备close(fd); // 关闭设备 注意V4L2 的相关定义包含在头文件linux/videodev2.h 中.
4. 查询设备属性 VIDIOC_QUERYCAP
相关函数 int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_capability *argp); 相关结构体 struct v4l2_capability{u8 driver[16]; // 驱动名字u8 card[32]; // 设备名字u8 bus_info[32]; // 设备在系统中的位置u32 version; // 驱动版本号u32 capabilities; // 设备支持的操作u32 reserved[4]; // 保留字段}; capabilities 常用值:
V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE // 是否支持图像获取
例显示设备信息 struct v4l2_capability cap;ioctl(fd,VIDIOC_QUERYCAP,cap);printf(“Driver Name:%s\nCard Name:%s\nBus info:%s\nDriver Version:%u.%u.%u\n”,cap.driver,cap.card,cap.bus_info,(cap.version16)0XFF, (cap.version8)0XFF,cap.version0XFF); 5. 设置视频的制式和帧格式
制式包括PALNTSC帧的格式个包括宽度和高度等。
相关函数 int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_fmtdesc *argp);int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_format *argp); 相关结构体
v4l2_cropcap 结构体用来设置摄像头的捕捉能力在捕捉上视频时应先先设置
v4l2_cropcap 的 type 域再通过 VIDIO_CROPCAP 操作命令获取设备捕捉能力的参数保存于 v4l2_cropcap 结构体中包括 bounds最大捕捉方框的左上角坐标和宽高defrect
默认捕捉方框的左上角坐标和宽高等。
v4l2_format 结构体用来设置摄像头的视频制式、帧格式等在设置这个参数时应先填 好 v4l2_format 的各个域如 type传输流类型fmt.pix.width(宽)
fmt.pix.heigth(高)fmt.pix.field(采样区域如隔行采样)fmt.pix.pixelformat(采
样类型如 YUV4:2:2)然后通过 VIDIO_S_FMT 操作命令设置视频捕捉格式。如下图所示 5.1 查询并显示所有支持的格式VIDIOC_ENUM_FMT
相关函数 int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_fmtdesc *argp); 相关结构体 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}; 例显示所有支持的格式 struct v4l2_fmtdesc fmtdesc; fmtdesc.index0; fmtdesc.typeV4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; printf(Support format:\n);while(ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FMT, fmtdesc) ! -1){printf(\t%d.%s\n,fmtdesc.index1,fmtdesc.description);fmtdesc.index;} 5.2 查看或设置当前格式 VIDIOC_G_FMT, VIDIOC_S_FMT
检查是否支持某种格式VIDIOC_TRY_FMT
相关函数 int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_format *argp); 相关结构体 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 v4l2_pix_format{u32 width; // 帧宽单位像素u32 height; // 帧高单位像素u32 pixelformat; // 帧格式enum v4l2_field field;u32 bytesperline;u32 sizeimage;enum v4l2_colorspace colorspace;u32 priv;}; 例显示当前帧的相关信息 struct v4l2_format fmt; fmt.typeV4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; ioctl(fd, VIDIOC_G_FMT, fmt);printf(“Current data format information:\n\twidth:%d\n\theight:%d\n”,fmt.fmt.pix.width,fmt.fmt.pix.height);struct v4l2_fmtdesc fmtdesc; fmtdesc.index0; fmtdesc.typeV4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; while(ioctl(fd,VIDIOC_ENUM_FMT,fmtdesc)!-1){if(fmtdesc.pixelformat fmt.fmt.pix.pixelformat){printf(“\tformat:%s\n”,fmtdesc.description);break;}fmtdesc.index;} 例检查是否支持某种帧格式 struct v4l2_format fmt; fmt.typeV4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; fmt.fmt.pix.pixelformatV4L2_PIX_FMT_RGB32; if(ioctl(fd,VIDIOC_TRY_FMT,fmt)-1) if(errnoEINVAL)printf(“not support format RGB32!\n”); 6. 图像的缩放 VIDIOC_CROPCAP
相关函数 int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_cropcap *argp);int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_crop *argp);int ioctl(int fd, int request, const struct v4l2_crop *argp); 相关结构体
Cropping 和 scaling 主要指的是图像的取景范围及图片的比例缩放的支持。Crop 就 是把得到的数据作一定的裁剪和伸缩裁剪可以只取样我们可以得到的图像大小的一部分 剪裁的主要参数是位置、长度、宽度。而 scale 的设置是通过 VIDIOC_G_FMT 和 VIDIOC_S_FMT 来获得和设置当前的 image 的长度宽度来实现的。看下图 我们可以假设 bounds 是 sensor 最大能捕捉到的图像范围而 defrect 是设备默认 的最大取样范围这个可以通过 VIDIOC_CROPCAP 的 ioctl 来获得设备的 crap 相关的属 性 v4l2_cropcap其中的 bounds 就是这个 bounds其实就是上限。每个设备都有个默 认的取样范围就是 defrect就是 default rect 的意思它比 bounds 要小一些。这 个范围也是通过 VIDIOC_CROPCAP 的 ioctl 来获得的 v4l2_cropcap 结构中的 defrect 来表示的我们可以通过 VIDIOC_G_CROP 和 VIDIOC_S_CROP 来获取和设置设备当前的 crop 设置。
6.1 设置设备捕捉能力的参数
相关函数 int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_cropcap *argp); 相关结构体 struct v4l2_cropcap{enum v4l2_buf_type type; // 数据流的类型应用程序设置struct v4l2_rect bounds; // 这是 camera 的镜头能捕捉到的窗口大小的局限struct v4l2_rect defrect; // 定义默认窗口大小包括起点位置及长,宽的大小大小以像素为单位struct v4l2_fract pixelaspect; // 定义了图片的宽高比}; 6.2 设置窗口取景参数 VIDIOC_G_CROP 和 VIDIOC_S_CROP
相关函数 int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_crop *argp);int ioctl(int fd, int request, const struct v4l2_crop *argp); 相关结构体 struct v4l2_crop{enum v4l2_buf_type type;// 应用程序设置struct v4l2_rect c;} 7.video Inputs and Outputs
VIDIOC_G_INPUT 和 VIDIOC_S_INPUT 用来查询和选则当前的 input一个 video 设备 节点可能对应多个视频源比如 saf7113 可以最多支持四路 cvbs 输入如果上层想在四 个cvbs视频输入间切换那么就要调用 ioctl(fd, VIDIOC_S_INPUT, input) 来切换。
VIDIOC_G_INPUT and VIDIOC_G_OUTPUT 返回当前的 video input和output的index.
相关函数 int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_input *argp); 相关结构体 struct v4l2_input {
__u32 index; /* Which input */
__u8 name[32]; /* Label */
__u32 type; /* Type of input */
__u32 audioset; /* Associated audios (bitfield) */
__u32 tuner; /* Associated tuner */
v4l2_std_id std;
__u32 status;
__u32 reserved[4];
}; 我们可以通过VIDIOC_ENUMINPUT and VIDIOC_ENUMOUTPUT 分别列举一个input或者 output的信息我们使用一个v4l2_input结构体来存放查询结果这个结构体中有一个 index域用来指定你索要查询的是第几个input/ouput,如果你所查询的这个input是当前正 在使用的那么在v4l2_input还会包含一些当前的状态信息如果所 查询的input/output 不存在那么回返回EINVAL错误所以我们通过循环查找直到返回错误来遍历所有的 input/output. VIDIOC_G_INPUT and VIDIOC_G_OUTPUT 返回当前的video input和output 的index.
例 列举当前输入视频所支持的视频格式 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);} 8. Video standards
相关函数 v4l2_std_id std_id; //这个就是个64bit得数int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_standard *argp); 相关结构体 typedef u64 v4l2_std_id;struct v4l2_standard {u32 index;v4l2_std_id id;u8 name[24];struct v4l2_fract frameperiod; /* Frames, not fields */u32 framelines;u32 reserved[4];}; 当然世界上现在有多个视频标准如NTSC和PAL他们又细分为好多种那么我们的设 备输入/输出究竟支持什么样的标准呢我们的当前在使用的输入和输出正在使用的是哪 个标准呢我们怎么设置我们的某个输入输出使用的标准呢这都是有方法的。
查询我们的输入支持什么标准首先就得找到当前的这个输入的index然后查出它的 属性在其属性里面可以得到该输入所支持的标准将它所支持的各个标准与所有的标准 的信息进行比较就可以获知所支持的各个标准的属性。一个输入所支持的标准应该是一 个集合而这个集合是用bit与的方式用一个64位数字表示。因此我们所查到的是一个数字。
Example Information about the current video standard v4l2_std_id std_id; //这个就是个64bit得数 struct v4l2_standard standard;// VIDIOC_G_STD就是获得当前输入使用的standard不过这里只是得到了该标准的id// 即flag还没有得到其具体的属性信息具体的属性信息要通过列举操作来得到。if (-1 ioctl (fd, VIDIOC_G_STD, std_id)) { //获得了当前输入使用的standard// Note when VIDIOC_ENUMSTD always returns EINVAL this is no video device// or it falls under the USB exception, and VIDIOC_G_STD returning EINVAL// is no error.perror (”VIDIOC_G_STD”);exit (EXIT_FAILURE);}memset (standard, 0, sizeof (standard));standard.index 0; //从第一个开始列举// VIDIOC_ENUMSTD用来列举所支持的所有的video标准的信息不过要先给standard// 结构的index域制定一个数值所列举的标 准的信息属性包含在standard里面// 如果我们所列举的标准和std_id有共同的bit那么就意味着这个标准就是当前输// 入所使用的标准这样我们就得到了当前输入使用的标准的属性信息while (0 ioctl (fd, VIDIOC_ENUMSTD, standard)) {if (standard.id std_id) {printf (”Current video standard: %s\n”, standard.name);exit (EXIT_SUCCESS);}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);} 9. 申请和管理缓冲区
应用程序和设备有三种交换数据的方法直接 read/write、内存映射(memory mapping)
和用户指针。这里只讨论内存映射(memory mapping)。
9.1 向设备申请缓冲区 VIDIOC_REQBUFS
相关函数 int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_requestbuffers *argp); 相关结构体 struct v4l2_requestbuffers{u32 count; // 缓冲区内缓冲帧的数目enum v4l2_buf_type type; // 缓冲帧数据格式enum v4l2_memory memory; // 区别是内存映射还是用户指针方式u32 reserved[2];}; 注enum v4l2_memoy
{
V4L2_MEMORY_MMAP, V4L2_MEMORY_USERPTR
};
//count,type,memory 都要应用程序设置
例申请一个拥有四个缓冲帧的缓冲区 struct v4l2_requestbuffers req; req.count4; req.typeV4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; req.memoryV4L2_MEMORY_MMAP; ioctl(fd,VIDIOC_REQBUFS,req); 9.2 获取缓冲帧的地址长度VIDIOC_QUERYBUF
相关函数 int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_buffer *argp); 相关结构体 struct v4l2_buffer{u32 index; //buffer 序号enum v4l2_buf_type type; //buffer 类型u32 byteused; //buffer 中已使用的字节数u32 flags; // 区分是MMAP 还是USERPTRenum v4l2_field field;struct timeval timestamp; // 获取第一个字节时的系统时间struct v4l2_timecode timecode;u32 sequence; // 队列中的序号enum v4l2_memory memory; //IO 方式被应用程序设置union m{u32 offset; // 缓冲帧地址只对MMAP 有效unsigned long userptr;};u32 length; // 缓冲帧长度u32 input;u32 reserved;}; 9.3 内存映射MMAP 及定义一个结构体来映射每个缓冲帧。 相关结构体 struct buffer{void* start;unsigned int length;}*buffers; 相关函数 #include sys/mman.hvoid *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset) //addr 映射起始地址一般为NULL 让内核自动选择
//length 被映射内存块的长度
//prot 标志映射后能否被读写其值为PROT_EXEC,PROT_READ,PROT_WRITE, PROT_NONE
//flags 确定此内存映射能否被其他进程共享MAP_SHARED,MAP_PRIVATE
//fd,offset, 确定被映射的内存地址 返回成功映射后的地址不成功返回MAP_FAILED ((void*)-1)
相关函数 int munmap(void *addr, size_t length);// 断开映射 //addr 为映射后的地址length 为映射后的内存长度
例将四个已申请到的缓冲帧映射到应用程序用buffers 指针记录。 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);} 10. 缓冲区处理好之后就可以开始获取数据了
10.1 启动 或 停止数据流 VIDIOC_STREAMON VIDIOC_STREAMOFF int ioctl(int fd, int request, const int *argp); //argp 为流类型指针如V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE.
10.2 在开始之前还应当把缓冲帧放入缓冲队列
VIDIOC_QBUF// 把帧放入队列
VIDIOC_DQBUF// 从队列中取出帧 int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_buffer *argp); 例把四个缓冲帧放入队列并启动数据流 unsigned int i;enum v4l2_buf_type type;for (i 0; i 4; i) // 将缓冲帧放入队列{struct v4l2_buffer buf;buf.type V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;buf.memory V4L2_MEMORY_MMAP;buf.index i;ioctl (fd, VIDIOC_QBUF, buf);}type V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;ioctl (fd, VIDIOC_STREAMON, type);// 这有个问题这些buf 看起来和前面申请的buf 没什么关系为什么呢? 例获取一帧并处理 struct v4l2_buffer buf; CLEAR (buf);buf.type V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;buf.memory V4L2_MEMORY_MMAP;ioctl (fd, VIDIOC_DQBUF, buf); // 从缓冲区取出一个缓冲帧process_image (buffers[buf.index.]start); //ioctl (fdVIDIOC_QBUFbuf); // ★emouse 思·睿博客文章★原创文章转载请注明http://emouse.cnblogs.com
