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V4L2(Video For Linux Two) 是內核提供給應用程序訪問音、視頻驅動的統一接口。
打開設備-> 檢查和設置設備屬性-> 設置幀格式-> 設置一種輸入輸出方法(緩沖 區管理)-> 循環獲取數據-> 關閉設備。
#include <fcntl.h> int open(const char *device_name, int flags); #include <unistd.h> int clo se(int fd);
例:
int fd=open(“/dev/video0”,O_RDWR); // 打開設備 close(fd); // 關閉設備
注意:V4L2 的相關定義包含在頭文件<linux/videodev2.h> 中.
相關函數:
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_capability *argp);
相關結構體:
struct v4l2_capabilitycapabilities 常用值:
V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE // 是否支持圖像獲取
例:顯示設備信息
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.version>>16)&0XFF, (cap.version>>8)&0XFF,cap.version&0XFF);
制式包括PAL,NTSC,幀的格式個包括寬度和高度等。
相關函數:
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_fmtdesc *argp); int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_format *argp);
相關結構體:
v4l2_cropcap 結構體用來設置攝像頭的捕捉能力,在捕捉上視頻時應先先設置
v4l2_cropcap 的 type 域,再通過 VIDIO_CROPCAP 操作命令獲取設備捕捉能力的參數,保存於 v4l2_cropcap 結構體中,包括 bounds(最大捕捉方框的左上角坐標和寬高),defrect
(默認捕捉方框的左上角坐標和寬高)等。
v4l2_format 結構體用來設置攝像頭的視頻制式、幀格式等,在設置這個參數時應先填 好 v4l2_format 的各個域,如 type(傳輸流類型),fmt.pix.width(寬),
fmt.pix.heigth(高),fmt.pix.field(采樣區域,如隔行采樣),fmt.pix.pixelformat(采
樣類型,如 YUV4:2:2),然後通過 VIDIO_S_FMT 操作命令設置視頻捕捉格式。如下圖所示:
相關函數:
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_fmtdesc *argp);
相關結構體:
struct v4l2_fmtdesc例:顯示所有支持的格式
struct v4l2_fmtdesc fmtdesc; fmtdesc.index=0; fmtdesc.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; printf("Support format:\n");檢查是否支持某種格式:VIDIOC_TRY_FMT
相關函數:
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_format *argp);
相關結構體:
struct v4l2_format例:顯示當前幀的相關信息
struct v4l2_format fmt; fmt.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; ioctl(fd, VIDIOC_G_FMT, &fmt);例:檢查是否支持某種幀格式
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”);
相關函數:
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);
相關結構體:
Cropping 和 scaling 主要指的是圖像的取景范圍及圖片的比例縮放的支持。Crop 就 是把得到的數據作一定的裁剪和伸縮,裁剪可以只取樣我們可以得到的圖像大小的一部分, 剪裁的主要參數是位置、長度、寬度。而 scale 的設置是通過 VIDIOC_G_FMT 和 VIDIOC_S_FMT 來獲得和設置當前的 image 的長度,寬度來實現的。看下圖
我們可以假設 bounds 是 sensor 最大能捕捉到的圖像范圍,而 defrect 是設備默認 的最大取樣范圍,這個可以通過 VIDIOC_CROPCAP 的 ioctl 來獲得設備的 crap 相關的屬 性 v4l2_cropcap,其中的 bounds 就是這個 bounds,其實就是上限。每個設備都有個默 認的取樣范圍,就是 defrect,就是 default rect 的意思,它比 bounds 要小一些。這 個范圍也是通過 VIDIOC_CROPCAP 的 ioctl 來獲得的 v4l2_cropcap 結構中的 defrect 來表示的,我們可以通過 VIDIOC_G_CROP 和 VIDIOC_S_CROP 來獲取和設置設備當前的 crop 設置。
相關函數:
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_cropcap *argp);
相關結構體:
struct v4l2_cropcap相關函數:
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_crop *argp); int ioctl(int fd, int request, const struct v4l2_crop *argp);
相關結構體:
struct v4l2_cropVIDIOC_G_INPUT 和 VIDIOC_S_INPUT 用來查詢和選則當前的 input,一個 video 設備 節點可能對應多個視頻源,比如 saf7113 可以最多支持四路 cvbs 輸入,如果上層想在四 個cvbs視頻輸入間切換,那麼就要調用 ioctl(fd, VIDIOC_S_INPUT, &input) 來切換。
VIDIOC_G_INPUT and VIDIOC_G_OUTPUT 返回當前的 video input和output的index.
相關函數:
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_input *argp);
相關結構體:
struct v4l2_input {我們可以通過VIDIOC_ENUMINPUT and VIDIOC_ENUMOUTPUT 分別列舉一個input或者 output的信息,我們使用一個v4l2_input結構體來存放查詢結果,這個結構體中有一個 index域用來指定你索要查詢的是第幾個input/ouput,如果你所查詢的這個input是當前正 在使用的,那麼在v4l2_input還會包含一些當前的狀態信息,如果所 查詢的input/output 不存在,那麼回返回EINVAL錯誤,所以,我們通過循環查找,直到返回錯誤來遍歷所有的 input/output. VIDIOC_G_INPUT and VIDIOC_G_OUTPUT 返回當前的video input和output 的index.
例: 列舉當前輸入視頻所支持的視頻格式
struct v4l2_input input;相關函數:
v4l2_std_id std_id; //這個就是個64bit得數 int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_standard *argp);
相關結構體:
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]; };
當然世界上現在有多個視頻標准,如NTSC和PAL,他們又細分為好多種,那麼我們的設 備輸入/輸出究竟支持什麼樣的標准呢?我們的當前在使用的輸入和輸出正在使用的是哪 個標准呢?我們怎麼設置我們的某個輸入輸出使用的標准呢?這都是有方法的。
查詢我們的輸入支持什麼標准,首先就得找到當前的這個輸入的index,然後查出它的 屬性,在其屬性裡面可以得到該輸入所支持的標准,將它所支持的各個標准與所有的標准 的信息進行比較,就可以獲知所支持的各個標准的屬性。一個輸入所支持的標准應該是一 個集合,而這個集合是用bit與的方式用一個64位數字表示。因此我們所查到的是一個數字。
Example: Information about the current video standard v4l2_std_id std_id; //這個就是個64bit得數
struct v4l2_standard standard;應用程序和設備有三種交換數據的方法,直接 read/write、內存映射(memory mapping)
和用戶指針。這裡只討論內存映射(memory mapping)。
相關函數:
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_requestbuffers *argp);
相關結構體:
struct v4l2_requestbuffers注:enum v4l2_memoy
{
V4L2_MEMORY_MMAP, V4L2_MEMORY_USERPTR
};
//count,type,memory 都要應用程序設置
例:申請一個擁有四個緩沖幀的緩沖區
struct v4l2_requestbuffers req;9.2 獲取緩沖幀的地址,長度:VIDIOC_QUERYBUF
相關函數:
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_buffer *argp);
相關結構體:
struct v4l2_buffer9.3 內存映射MMAP 及定義一個結構體來映射每個緩沖幀。 相關結構體:
struct buffer { void* start; unsigned int length; }*buffers;
相關函數:
#include <sys/mman.h> void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset)
//addr 映射起始地址,一般為NULL ,讓內核自動選擇
//length 被映射內存塊的長度
//prot 標志映射後能否被讀寫,其值為PROT_EXEC,PROT_READ,PROT_WRITE, PROT_NONE
//flags 確定此內存映射能否被其他進程共享,MAP_SHARED,MAP_PRIVATE
//fd,offset, 確定被映射的內存地址 返回成功映射後的地址,不成功返回MAP_FAILED ((void*)-1)
相關函數:
int munmap(void *addr, size_t length);// 斷開映射
//addr 為映射後的地址,length 為映射後的內存長度
例:將四個已申請到的緩沖幀映射到應用程序,用buffers 指針記錄。
buffers = (buffer*)calloc (req.count, sizeof (*buffers));int ioctl(int fd, int request, const int *argp);
//argp 為流類型指針,如V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE.
10.2 在開始之前,還應當把緩沖幀放入緩沖隊列:
VIDIOC_QBUF// 把幀放入隊列
VIDIOC_DQBUF// 從隊列中取出幀
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_buffer *argp);
例:把四個緩沖幀放入隊列,並啟動數據流
unsigned int i;例:獲取一幀並處理
struct v4l2_buffer buf; CLEAR (buf);