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v4l2接口解析和摄像头数据采集

v4l2接⼝解析和摄像头数据采集

⽂章⽬录

V4L2接⼝解析

操作步骤

应⽤程序通过V4L2接⼝采集视频数据步骤

打开视频设备⽂件，通过视频采集的参数初始化，通过V4L2接⼝设置视频图像属性。

申请若⼲视频采集的帧缓存区，并将这些帧缓冲区从内核空间映射到⽤户空间，便于应⽤程序读取/处理视频数据。

将申请到的帧缓冲区在视频采集输⼊队列排队，并启动视频采集。

驱动开始视频数据的采集，应⽤程序从视频采集输出队列中取出帧缓冲区，处理后，将帧缓冲区重新放⼊视频采集输⼊队列，循环往复采集连续的视频数据。

停⽌视频采集。

具体实现如下图

图中⽂字

打开视频设备⽂件

int fd_v4l=open("/dev/video0",O_RDWR)

查询视频设备的能⼒

ioctl(fd_v4l,VIDIOC_QUERYCAP,&cap)

设置视频采集的参数

设置视频的制式，制式包括PAL/NTSC

ioctl(fd_v4l,VIDIOC_S_STD,&std_id)

设置视频图像的采集窗⼝的⼤⼩

ioctl(fd_v4l,VIDIOC_S_CROP,&crop)

设置视频帧格式，包括帧的点阵格式，宽度和⾼度等

ioctl(fd_v4l,VIDIOC_S_FMT,&fmt)

设置视频的帧率

ioctl(fd_v4l,VIDIOC_S_PARM,&parm)

设置视频的旋转⽅式

ioctl(fd_v4l,VIDIOC_S_CTRL,&ctrl)

向驱动申请视频流数据的帧缓冲区

请求/申请若⼲个帧缓冲区，⼀般为不少于3个

ioctl(fd_v4l,VIDIOC_REQBUFS,&req)

查询帧缓冲区在内核空间中的长度和偏移量

ioctl(fd_v4l,VIDIOC_QUERYBUF,&buf)

应⽤程序通过内存映射，将帧缓冲区的地址映射到⽤户空间

buffers[i].start=mmap(NULL,buffers[i].length,PORT_READ|PORT_WRITE,MAP_SHARED,fd_v4l,buffers[i].offset)

将申请到的帧缓冲全部放⼊视频采集输出队列

ioctl(fd_v4l,VIDIOC_QBUF,&buf)

开始视频流数据的采集

ioctl(fd_v4l,VIDIOC_STREAMON,&type)

应⽤程序从视频采集输出队列中取出已含有采集数据的帧缓冲区

ioctl(fd_v4l,VIDIOC_DQBUF,&buf)

应⽤程序将该帧缓冲区重新排⼊输⼊队列

ioctl(fd_v4l,VIDIOC_QBUF,&buf)泡面碗

停⽌视频的采集

ioctl(fd_v4l,VIDIOC_STREAMOFF,&type)

释放申请的视频帧缓冲区unmap，关闭视频设备⽂件close(fd_v4l)

ioctl控制符

VIDIOC_QUERYCAP 查询设备的属性

VIDIOC_ENUM_FMT 帧格式

VIDIOC_S_FMT 设置视频帧格式，对应struct v4l2_format

VIDIOC_G_FMT 获取视频帧格式等

VIDIOC_REQBUFS 请求/申请若⼲个帧缓冲区，⼀般为不少于3个

VIDIOC_QUERYBUF 查询帧缓冲区在内核空间的长度和偏移量

VIDIOC_QBUF 将申请到的帧缓冲区全部放⼊视频采集输出队列

VIDIOC_STREAMON 开始视频流数据的采集

VIDIOC_DQBUF 应⽤程序从视频采集输出队列中取出已含有采集数据的帧缓冲区

VIDIOC_STREAMOFF 应⽤程序将该帧缓冲区重新挂⼊输⼊队列

相关结构体解析

1.VIDIOC_QUERYCAP------>struct v4l2_capability

struct v4l2_capability {

__u8 driver[16]; // 驱动模块的名字

__u8 card[32]; // 设备名字

__u8 bus_info[32]; // 总线信息

__u32 version; // 内核版本

__u32 capabilities; // 整个物理设备⽀持的功能

__u32 device_caps; // 通过这个特定设备访问的功能

__u32 reserved[3];

};

其中capabilities: 4000001通过与各种宏位与，可以获得物理设备的功能属性。⽐如：

//#define V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE 0x00000001 /* Is a video capture device */ // 是否⽀持视频捕获if ((cap.capabilities & V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE) == V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE)

{

printf("Device %s: supports capture.\n", FILE_VIDEO);

}

//#define V4L2_CAP_STREAMING 0x04000000 /* streaming I/O ioctls */ // 是否⽀持输⼊输出流控制if ((cap.capabilities & V4L2_CAP_STREAMING) == V4L2_CAP_STREAMING)

{

printf("Device %s: supports streaming.\n", FILE_VIDEO);

}

2.VIDIOC_ENUM_FMT------>struct v4l2_fmtdesc

struct v4l2_fmtdesc {

__u32 index; /* Format number */

__u32 type; /* enum v4l2_buf_type */

__u32 flags;

皂液盒__u8 description[32]; /* Description string */

__u32 pixelformat; /* Format fourcc */

__u32 reserved[4];

};

通过这个结构体，可以显⽰对应的摄像头所⽀持视频帧格式。

struct v4l2_fmtdesc fmtdesc;

fmtdesc.index = 0;

printf("Supportformat:/n");

勇猛的圣灵肩垫while(ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FMT, &fmtdesc) != -1)

{

printf("/t%d.%s/n",fmtdesc.index+1,fmtdesc.description);

fmtdesc.index++;

}

3.VIDIOC_S_FMT&VIDIOC_G_FMT------>struct v4l2_format

查看或设置视频帧格式

struct v4l2_format {

__u32 type; // 帧类型

union {

/* V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE */

struct v4l2_pix_format pix; //像素格式

/* V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE_MPLANE */

struct v4l2_pix_format_mplane pix_mp;

/* V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OVERLAY */

struct v4l2_window win;

/* V4L2_BUF_TYPE_VBI_CAPTURE */

struct v4l2_vbi_format vbi;

/* V4L2_BUF_TYPE_SLICED_VBI_CAPTURE */

struct v4l2_sliced_vbi_format sliced;

/* V4L2_BUF_TYPE_SDR_CAPTURE */

struct v4l2_sdr_format sdr;

/* user-defined */

__u8 raw_data[200];

} fmt;

};

struct v4l2_pix_format {

__u32 width; // 像素⾼度

__u32 height; // 像素宽度

__u32 pixelformat; // 像素格式

__u32 field; /* enum v4l2_field */

__u32 bytesperline; /* for padding, zero if unused */

__u32 sizeimage;

__u32 colorspace; /* enum v4l2_colorspace */

__u32 priv; /* private data, depends on pixelformat */

__u32 flags; /* format flags (V4L2_PIX_FMT_FLAG_*) */

__u32 ycbcr_enc; /* enum v4l2_ycbcr_encoding */

__u32 quantization; /* enum v4l2_quantization */

__u32 xfer_func; /* enum v4l2_xfer_func */

};

4.VIDIOC_CROPCAP------>struct v4l2_cropcap

5.VIDIOC_G_PARM&VIDIOC_S_PARM------>struct v4l2_streamparm

设置Stream信息，主要设置帧率。

struct v4l2_streamparm {

__u32 type; /* enum v4l2_buf_type */

union {

struct v4l2_captureparm capture;

struct v4l2_outputparm output;

__u8 raw_data[200]; /* user-defined */

} parm;

};

struct v4l2_captureparm {

导电橡胶片* Supported modes */

__u32 capability;

/* Current mode */

__u32 capturemode;

/* Time per frame in seconds */

struct v4l2_fract timeperframe;

/* Driver-specific extensions */

__u32 extendedmode;

/* # of buffers for read */

__u32 readbuffers;

__u32 reserved[4];

};

// timeperframe

// numerator和denominator可描述为每numerator秒有denominator帧

struct v4l2_fract {

__u32 numerator; // 分⼦

__u32 denominator; // 分母

};

6.VIDIOC_REQBUFS------>struct v4l2_requestbuffers

申请和管理缓冲区，应⽤程序和设备有三种交换数据⽅法，直接read/write(裸机)、内存映射(系统)，⽤户指针(…)。⼀般在操作系统管理下，都是使⽤内存映射的⽅式。

struct v4l2_requestbuffers {

__u32 count; // 缓冲区内缓冲帧的数⽬

__u32 type; // 缓冲帧数据格式

__u32 memory; //

__u32 reserved[2];

};

enum v4l2_memory {

V4L2_MEMORY_MMAP = 1, // 内存映射

V4L2_MEMORY_USERPTR = 2, // ⽤户指针

V4L2_MEMORY_OVERLAY = 3,

V4L2_MEMORY_DMABUF = 4,

};

7.VIDIOC_QUERYBUF------>struct v4l2_buffer

struct v4l2_buffer {

__u32 index; // buffer的id

__u32 type; // enum v4l2_buf_type

__u32 bytesused; // buf中已经使⽤的字节数

__u32 flags; // MMAP 或 USERPTR

__u32 field;

struct timeval timestamp; // 帧时间戳

struct v4l2_timecode timecode;

__u32 sequence; // 队列中的序号

/* memory location */

__u32 memory;

union {

__u32 offset; // 设备内存起始offset

unsigned long userptr; // 指向⽤户空间的指针

struct v4l2_plane *planes;

__s32 fd;

} m;

__u32 length; // 缓存帧长度

__u32 reserved2;

__u32 reserved;

};

8.VIDIOC_DQBUF

应⽤程序从视频采集输出队列中取出已含有采集数据的帧缓冲区

9.VIDIOC_STREAMON&VIDIOC_STREAMOFF

开始视频采集和关闭视频采集

10.VIDIOC_QBUF

应⽤程序将该帧缓冲区重新挂⼊输⼊队列

使⽤V4L2接⼝采集图⽚

yuyv格式摄像头

生产H

v4l2grab.c

#include <unistd.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

#include <stdio.h>

#include <sys/ioctl.h>

#include <stdlib.h>

#include <sys/mman.h>

#include <linux/types.h>

#include <linux/videodev2.h>

#include "v4l2grab.h"

#define TRUE 1

#define FALSE 0

#define FILE_VIDEO "/dev/video0"

#if 1

#define BMP "/usr/image_bmp.bmp"

#define YUV "/usr/image_yuv.yuv"

#else

自动排污阀

#define BMP "//home/book/100ask_roc-rk3399-pc/USBvideo/lab_v4l2_yuyv/image_bmp.bmp" #define YUV "//home/book/100ask_roc-rk3399-pc/USBvideo/lab_v4l2_yuyv/image_yuv.yuv" #endif

本文发布于:2024-09-23 20:20:46，感谢您对本站的认可！

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