初始v4l2（六）-------根据虚拟驱动vivi的使用彻底分析摄像头驱动
前面的几篇文章已经分析了v4l2的框架，对框架的分析是比较粗浅的，能基本清楚函数之间的调用过程。但是很多内容并没有分析，比如说里面有很多ioctl，并没有分析哪些ioctl是必须的，也没有分析如何从应用程序去获得摄像头数据。在本篇文章中，将根据虚拟驱动vivi的使用彻底分析摄像头驱动。
要想分析使用过程，必须得到应用程序的源码。xawtv的源码可以从 http://www.kraxel.org/releases/xawtv。
在我们进行分析源码的时候，当然可以从xawtv的main函数进行分析，看看它涉及对vivi驱动程序有哪些系统调用，但是这个过程会非常的复杂，因为xawtv除了调用vivi驱动程序外，还有其他很多的工作。那么如何可以快速的了解它所涉及的调用呢？
利用strace命令，在linux命令行下输入：strace -0 xawtv.log xawtv。这样的话，xawtv中所涉及的所有open、read、ioctl这些系统调用都会记录在xawtv.log中。
1、open
2、ioctl(4,VIDIOC_QUERYCAP//获取设备支持的操作
3、ioctl(4,VIDIOC_G_FMT //获取设备支持的视频格式
4、ioctl(4,VIDIOC_ENUM_FMT //列举格式
5、ioctl(4,VIDIOC_G_INPUT //获得当前的使用源
6、ioctl(4,VIDIOC_ENUMINPUT //列举输入源
7、ioctl(4,VIDIOC_QUERYCTRL) //查询属性，比如亮度、对比度
8、for()
ioctl(4,VIDIOC_ENUMSTD //列举标准或制式
9、ioctl(4,VIDIOC_G_PARM
10、for()
ioctl(4,VIDIOC_G_STD//获得当前使用的标准（制式）
11、ioctl(4,VIDIOC_G_CTRL) //获取当前的属性，比如说亮度是多少
12、ioctl(4,VIDIOC_TRY_FMT) //试试能否支持某种格式
13、ioctl(4,VIDIOC_S_FMT) //设置捕获视频的格式
14、ioctl(4,VIDIOC_REQBUFS)//请求系统分配的缓冲区，指向驱动提出申请内存的请求
15、ioctl(4,VIDIOC_QUERYBUF)//查询所分配的缓冲区，指向驱动查询申请到的内存
16、ioctl(4,VIDIOC_QBUF) //把缓冲区放入队列，指将空闲的内存加入可捕获视频的队列
17、ioctl(4,VIDIOC_STREAMON //启动摄像头
18、ioctl(4,VIDIOC_S_CTRL //设置属性
19、ioctl(4,VIDIOC_S_INPUT)设置输入源
20、ioctl(4,VIDIOC_S_STD //设置制式
21、for()
{
select()//就是poll机制，查询设备有没有数据，如果有数据的话，就去读取数据
ioctl(4,VIDIOC_DQBUF /de-queue// 把缓冲区从队列中取出，指已经捕获好视频的内存拉出已捕获视频的队列
//处理
ioctl(4,VIDIOC_QBUF //把缓冲区放入队列
}
static void*v4l2_open(char *device)
{
open(device, O_RDWR)
if (-1 == xioctl(h->fd,VIDIOC_QUERYCAP,&h->cap,EINVAL))
goto err;
get_device_capabilities(h); //获得设备的性能
}
static void get_device_capabilities(struct v4l2_handle *h)
{
for () {
if (-1 == xioctl(h->fd, VIDIOC_ENUMINPUT, ))
break;
}
for () {
if (-1 == xioctl(h->fd, VIDIOC_ENUMSTD, ))
break;
}
for () {
if (-1 == xioctl(h->fd, VIDIOC_ENUM_FMT, ))
break;
}
ioctl(h->fd,VIDIOC_G_PARM,);
/* controls */
for (i = 0; i < MAX_CTRL; i++) {
if (-1 == xioctl(h->fd, VIDIOC_QUERYCTRL, )
}
}
static int v4l2_read_attr(struct ng_attribute *attr)
{
xioctl(h->fd,VIDIOC_G_CTRL,);
xioctl(h->fd,VIDIOC_G_STD,);
xioctl(h->fd,VIDIOC_G_INPUT,);
}
static int v4l2_start_streaming(struct v4l2_handle *h, int buffers)
{
if (-1 == xioctl(h->fd, VIDIOC_REQBUFS, &h->reqbufs, 0))
return -1;
for(){
if (-1 == xioctl(h->fd, VIDIOC_QUERYBUF, &h->buf_v4l2[i], 0))
return -1;
mmap()//映射地址
}
v4l2_queue_all(h);
v4l2_queue_buffer
rc = xioctl(h->fd,VIDIOC_QBUF,
/* start capture */
if (-1 == xioctl(h->fd,VIDIOC_STREAMON
}
简单梳理一下上面的过程：通过v4l2_read_attr获得某些特性，然后在v4l2_start_streaming函数中，请求系统分配的缓冲区。由于不知道所分配的缓冲区的首地址、大小等信息，于是利用for循环，对于分配的每个缓冲区都查询该buffer，调用mmap函数作一定的映射，从而应用程序可以利用映射得到的地址对该缓冲区进行访问；利用for循环，把buf放入队列；最后调用streamon来启动摄像头。
static void v4l2_write_attr(struct ng_attribute *attr, int value)
{
xioctl(h->fd,VIDIOC_S_CTRL,);
xioctl(h->fd,VIDIOC_S_STD,);
xioctl(h->fd,VIDIOC_S_INPUT,);
}
v4l2_nextframe
static int v4l2_waiton(struct v4l2_handle *h)
{
select(h->fd + 1, &rdset, NULL, NULL, &tv)//来查询有没有数据
//以前已经通过mmap获得buf的地址，就可以直接访问缓冲区里面的数据
xioctl(h->fd,VIDIOC_DQBUF,&buf, 0)//把缓冲区从队列中取出来
}
从上面大概的可以理解，虚拟摄像头里面的数据是如何获得的？
1）应用程序调用VIDIOC_REQBUFS来请求系统分配缓冲区；
2）调用VIDIOC_QUERYBUF来查询分配的缓冲区；
3）调用mmap函数让应用程序知道以后去哪个地址访问缓冲区；
4）调用VIDIOC_QBUF把这些缓冲区放入驱动程序里的某个队列中；
5）调用VIDIO_STREAMON来启动摄像头；
6）调用select函数来查询有没有数据，如果驱动程序有了数据，就会把应用程序给唤醒；
7）唤醒之后应用程序会调用VIDIOC_DQBUF获得buf的信息，然后进行处理，处理完后再次放入队列。
XAWtv的几大函数：
1、V4l2_open
2、V4l2_read/write_attr
3、v4l2_start_streaming
4、v4l2_nextframe--->v4l2_waiton
现在我们来做这样的一件事情，找出最简版本的vivi ioctl的驱动程序。上一篇博客中已经分析，当应用程序调用ioctl时，就会调用video_ioctl2，从而根据ioctl不同的cmd来调用vivi_ioctl_ops。
static const struct v4l2_file_operations vivi_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = v4l2_fh_open,
.release = vivi_close,
.read = vivi_read,
.poll = vivi_poll,
.unlocked_ioctl = video_ioctl2, /* V4L2 ioctl handler */
.mmap = vivi_mmap,
};
static const struct v4l2_ioctl_ops vivi_ioctl_ops = {
/*表明它是一个摄像头设备*/
.vidioc_querycap = vidioc_querycap,
/*枚举、获得、测试、设置摄像头的数据格式*/
.vidioc_enum_fmt_vid_cap = vidioc_enum_fmt_vid_cap,
.vidioc_g_fmt_vid_cap = vidioc_g_fmt_vid_cap,
.vidioc_try_fmt_vid_cap = vidioc_try_fmt_vid_cap,
.vidioc_s_fmt_vid_cap = vidioc_s_fmt_vid_cap,
/*缓冲去操作：申请、查询、放入队列、取出队列*/
.vidioc_reqbufs = vidioc_reqbufs,
.vidioc_querybuf = vidioc_querybuf,
.vidioc_qbuf = vidioc_qbuf,
.vidioc_dqbuf = vidioc_dqbuf,
/*启动/停止*/
.vidioc_streamon = vidioc_streamon,
.vidioc_streamoff = vidioc_streamoff,
/上面的摄像头驱动程序是必须的*/
/*下面的这些驱动程序不是必须的，缺少了这些东西，虽然功能不太完全，但至少还能运行*/
.vidioc_enum_input = vidioc_enum_input, //枚举输入源，输入源1、输入源2等等
.vidioc_g_input = vidioc_g_input,//获得输入源
.vidioc_s_input = vidioc_s_input,//设置输入源
/*用于设置、列举、获得TV制式，用来表示模拟信号的，对于数字摄像头，这个是没用处的*/
.vidioc_s_std = vidioc_s_std,
.tvnorms = V4L2_STD_525_60,用于VIDIOC_ENUMSTD
.current_norm = V4L2_STD_NTSC_M,//用于VIDIOC_G_STD
};
