v4l2 学习笔记2--v4l2 framework简介
由于作者水平有限，错误之出，欢迎指正。
2.1 video_device
（1）用于创建和管理 v4l2 设备节点。首要任务：在 /dev/ 下创建设备文件。
（2）.fops： 指向video 设备的struct v4l2_file_operations 结构体的指针
（3）sysfs 相关成员：
1）.dev：video 设备的struct device 结构体
2）.cdev：指向代表字符设备的 struct cdev 结构的指针
（4）
1）.v4l2_dev：指向struct v4l2_device 结构的父设备的指针
2）.dev_parent：指向struct device 父设备的指针
3）.ctrl_handler：指向这个设备节点关联的控制处理程序的指针
4）.queue：指向这个设备节点关联的struct vb2_queue 结构的指针
5）.prio：指向含有设备优先级状态的struct v4l2_prio_state 结构的指针
（4）.release：video 设备release() callback
（5）.ioctl_ops：指向含有 ioctl callback 的struct v4l2_ioctl_ops 结构的指针
2.1.1 创建及销毁
（1）静态分配：嵌入到其他结构体中
一般不用释放空间，为release指定空函数video_device_release_empty()
（2）动态分配：video_device_alloc()
必须为video_device 指定release函数，该函数在video_device 的最后一个用户退出后被调用，释放所申请的空间。
2.1.2 初始化
（1）必须要初始化的成员：
1）.v4l2_dev
2）.name
3）.fops
4）.ioctl_ops
5）.lock
6）.prio：优先级，用来实现VIDIOC_G/S_PRIORITY。若为NULL，会使用v4l2_device的优先级。
（2）互斥锁 ：lock
当lock不为NULL时，V4L2框架会使用此mutex确保操作的互斥性。
（3）优先级：prio
1）struc v4l2_prio_state 结构体，其实现为含有4个atomic_t 类型元素的数组prios。
3）在enum v4l2_priority 中以枚举的方式定义3个优先级
1> V4L2_PRIORITY_BACKGROUND：最低优先级，主要用于后台处理。
2> V4L2_PRIORITY_INTERACTIVE ： 默认优先级。
3> V4L2_PRIORITY_RECORD ：最高优先级。
4）如何操作v4l2_prio_stat结构体中的4个atomic_t变量，实现优先级管理？
1> 若这四个变量中的任何一个不为零，则表示该变量所对应的优先级有效。比如若prios[V4L2_PRIORITY_BACKGROUND]不为零，则程序处于V4L2_PRIORITY_BACKGROUND优先级。
2> 优先级的确定过程：从数组(atomic_t prios[4])末尾依次查询，返回第一个不为零的变量的位置。此位置即为程序的优先级。
5）优先级相关函数：
1> v4l2_prio_init 清零所有的优先级变量
2> v4l2_prio_change 设置指定的优先级(new)变量的值为1，并将以前的优先级(local)变量设置为0.
3> v4l2_prio_open 设置程序的优先级为V4L2_PRIORITY_DEFAULT
4> v4l2_prio_close 设置当前优先级变量的值为0
5> v4l2_prio_max 查询程序的优先级
6> v4l2_prio_check 查询以确定程序是否能在指定的优先级下工作
对于ioctl类的函数，读取操作一般不需要调用v4l2_prio_check检查优先级；但是写操作(更改设备状态的操作)则必须检查优先级。
（4）ioctl_ops 和 fops 成员
实现将用户的操作(函数调用)映射到实际的驱动代码中。
1）如何实现映射的？
1> 首先，使用fops将用户的ioctl操作映射到V4L2自己的__video_do_ioctl函数中，
2> 然后，通过ioctl_ops将具体的cmd传递给驱动中的相关函数。
v4l2在注册字符设备时，将该字符设备的file_operations赋值为v4l2_fops。vdev->cdev->ops 指向v4l2_fops，v4l2_fops的 .unlocked_ioctl 成员实现为v4l2_ioctl。
v4l2_ioctl的中：
1> 检查vdev->fops->unlocked_ioctl 是否初始化。
2> 已初始化（非NULL），调用v4l2_ioctl_get_lock()获得lock变量,并调用mutex_lock_interruptible()上锁，
3> 调用 video_is_registered() 检查video是否被注册; 如果已被注册，调用vdev->fops->unlocked_ioctl。
4> 释放互斥锁，mutex_unlock()
vdev->fops 指向soc_camera_fops对象，soc_camera_fops的unlocked_ioctl 成员实现为 video_ioctl2. video_ioctl2函数中仅仅调用video_usercopy()函数，video_usercopy函数会对用户传递过来的参数检查，将用户空间的数据拷贝到内核空间，调用指定的__video_do_ioctl函数，并将内核空间的数据拷贝到用户空间。
video_usercopy(file, cmd, arg, __video_do_ioctl);
__video_do_ioctl 是关键函数：
处理 IOCTL //待补充。。
struct v4l2_ioctl_info ??
2.1.3 注册
//这几个结构体是如何注册进去的？注册顺序？//待补充
（1）video_device 是如何被注册的？
在哪里调用？硬件相关具体驱动实现调用？
调用video_register_device 函数，这个函数直接调用__video_register_device。
在__video_register_device中会对 video_device 结构进行初始化，然后:
1）vdev 添加到 video_device 数组中次设备号对应的下标位置。
video_device 数组是static struct video_device * 类型的数组，定义在v4l2-dev.c文件中，数组大小为256。注册时没一个video_device struct 对象的指针都保存在这个数组中。
2）向系统中添加一个字符设备vdev->cdev
3）注册设备vdev->dev到sysfs系统中
4）注册实体vdev
最后会激活这个次设备，字符设备就能被使用了。
video_device 数组作用，获得struct video_device * 的指针：
在字符设备的ops 接口中，v4l2_open 等接口的实现，首先通过调用video_devdata()函数，得到对应的video_device 设备指针，进而进行针对v4l2设备相关的操作。
内存中每个file对象的f_inode字段指向的inode struct 的i_rdev成员是对应设备号，MINOR宏取其低20位即次设备号
（2）注册本质做了什么？为什么注册的接口是video core层来提供？
1）cdev_add
2）device_register
只调用两个函数： device_initialize 和 device_add
3）video_register_media_controller
2.2 v4l2 文件句柄
（1）file handle: 便于存储和管理文件相关的数据结构
1）比如，v4l2的event事件依托在v4l2 file handle上。
2）实现文件的多次打开。每个应用打开文件时，v4l2都会创建一个新file handle，并将文件相关的数据保存到其中，可以隔离不同的应用程序。
（2）struct v4l2_fh
1）每次通过 open 函数打开文件时，都会分配一个文件句柄。这个句柄的private_data 指向v4l2_fh结构体。
2）video_device 保存一个v4l2_fh的列表。
（3）驱动如何使用这个结构体？
//待补充
2.3 v4l2_device
（1）每一个 v4l2 device 必须创建一个 v4l2_device stuct ， 可以是独立的或者是嵌入到一个更大的struct 中。
（2）注意：
1）该结构中的dev->driver_data 指向该结构
2）如果没有父设备，dev 可以是NULL
（3）v4l2 设备注册
v4l2_device_register()
2.4 v4l2子设备
2.5 v4l2 control handler 机制
2.6 v4l2 event机制
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references:
分析基于 linux kernel v4.9
