v4l2 摄像头信息采集

格式

首先我们必须要弄清楚自己使用的USB摄像头的输出格式

网上说利用ffmpeg的命令，可以打印信息：但是我没有事成功，只好插拔摄像机查看信息

[root/]# [  157.840000] usb 1-2.2: USB disconnect, device number 3
[  159.840000] usb 1-2.2: new high-speed USB device number 6 using s5p-ehci
[  159.990000] usb 1-2.2: New USB device found, idVendor=1908, idProduct=2311
[  159.990000] usb 1-2.2: New USB device strings: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=0
[  159.990000] usb 1-2.2: Product: USB2.0 PC CAMERA
[  159.990000] usb 1-2.2: Manufacturer: Generic
[  159.995000] uvcvideo: Found UVC 1.00 device USB2.0 PC CAMERA (1908:2311)
[  160.000000] input: USB2.0 PC CAMERA as /devices/platform/s5p-ehci/usb1/1-2/1-2.2/1-2.2:1.0/input/input4

可以看出，摄像头输出的是yuyv 但是是支持yuyv422

标识符和结构体


VIDIOC_REQBUFS：分配内存  
VIDIOC_QUERYBUF：把VIDIOC_REQBUFS中分配的数据缓存转换成物理地址  
VIDIOC_QUERYCAP：查询驱动功能  
VIDIOC_ENUM_FMT：获取当前驱动支持的视频格式  
VIDIOC_S_FMT：设置当前驱动的频捕获格式  
VIDIOC_G_FMT：读取当前驱动的频捕获格式  
VIDIOC_TRY_FMT：验证当前驱动的显示格式  
VIDIOC_CROPCAP：查询驱动的修剪能力  
VIDIOC_S_CROP：设置视频信号的边框  
VIDIOC_G_CROP：读取视频信号的边框  
VIDIOC_QBUF：把数据放回缓存队列  
VIDIOC_DQBUF：把数据从缓存中读取出来  
VIDIOC_STREAMON：开始视频显示函数  
VIDIOC_STREAMOFF：结束视频显示函数  
VIDIOC_QUERYSTD：检查当前视频设备支持的标准，例如PAL或NTSC。

struct v4l2_requestbuffers reqbufs;//向驱动申请帧缓冲的请求，里面包含申请的个数  
struct v4l2_capability cap;        //这个设备的功能，比如是否是视频输入设备  
struct v4l2_input input;           //视频输入  
struct v4l2_standard std;          //视频的制式，比如PAL，NTSC  
struct v4l2_format fmt;            //帧的格式，比如宽度，高度等  
struct v4l2_buffer buf;            //代表驱动中的一帧  
v4l2_std_id stdid;                 //视频制式，例如：V4L2_STD_PAL_B  
struct v4l2_queryctrl query;       //查询的控制  
struct v4l2_control control;       //具体控制的值 

　　

1.打开文件设备 int fd=open(”/dev/video？″,O_RDWR);  
2. 取得设备的capability，看看设备具有什么功能，比如是否具有视频输入,或者音频输入输出等。VIDIOC_QUERYCAP,struct v4l2_capability  
3. 选择视频输入，一个视频设备可以有多个视频输入。VIDIOC_S_INPUT,struct v4l2_input  
4. 设置视频的制式和帧格式，制式包括PAL，NTSC，帧的格式个包括宽度和高度等。  
VIDIOC_S_STD,VIDIOC_S_FMT,struct v4l2_std_id,struct v4l2_format  
5. 向驱动申请帧缓冲，一般不超过5个。struct v4l2_requestbuffers  
6. 将申请到的帧缓冲映射到用户空间，这样就可以直接操作采集到的帧了，而不必去复制。mmap  
7. 将申请到的帧缓冲全部入队列，以便存放采集到的数据.VIDIOC_QBUF,struct v4l2_buffer  
8. 开始视频的采集。VIDIOC_STREAMON  
9. 出队列以取得已采集数据的帧缓冲，取得原始采集数据。VIDIOC_DQBUF  
10. 将缓冲重新入队列尾,这样可以循环采集。VIDIOC_QBUF  
11. 停止视频的采集。VIDIOC_STREAMOFF  
12. 关闭视频设备。close(fd); 

void *calloc(unsigned n,unsigned size) 

功 能: 在内存的动态存储区中分配n个长度为size的连续空间，函数返回一个指向分配起始地址的指针；如果分配不成功，返回NULL。跟malloc的区别：calloc在动态分配完内存后，自动初始化该内存空间为零，而malloc不初始化，里边数据是随机的垃圾数据 。

void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n);
从源src所指的内存地址的起始位置开始拷贝n个字节到目标dest所指的内存地址的起始位置中
所需头文件include <string.h>

#include <sys/mman.h>
void *mmap(void *start, size_t length, int prot, int flags,int fd, off_t offset);
int munmap(void *start, size_t length);

mmap将一个文件或者其它对象映射进内存。文件被映射到多个页上，如果文件的大小不是所有页的大小之和，最后一个页不被使用的空间将会清零

length：映射区的长度
prot：期望的内存保护标志，不能与文件的打开模式冲突。是以下的某个值，可以通过or运算合理地组合在一起    PROT_EXEC //页内容可以被执行
    PROT_READ //页内容可以被读取
    PROT_WRITE //页可以被写入
    PROT_NONE //页不可访问
flags：指定映射对象的类型，映射选项和映射页是否可以共享
    MAP_SHARED //与其它所有映射这个对象的进程共享映射空间。对共享区的写入，相当于输出到文件。直到msync()或者munmap()被调用，文件实际上不会被更新
fd：有效的文件描述词。一般是由open()函数返回，其值也可以设置为-1，此时需要指定flags参数中的MAP_ANON,表明进行的是匿名映射
offset：被映射对象内容的起点
成功执行时，mmap()返回被映射区的指针，munmap()返回0。失败时，mmap()返回MAP_FAILED[其值为(void *)-1]，munmap返回-1

在程序中，我们使用摄像头，当然就要先打开摄像头

int fd = open("/dev/video？",O_RDWR,0);

然后就可以获取摄像头的信息，比如支持那些格式等

int ret = ioctl(fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap);  

获取到的信息都保存在cap结构体中，这个结构体就是

struct v4l2_capability {  
        __u8    driver[16];     //i.e. "bttv"            //驱动名称,  
        __u8    card[32];       // i.e. "Hauppauge WinTV"         //  
        __u8    bus_info[32];   // "PCI:" + pci_name(pci_dev)     //PCI总线信息  
        __u32   version;        // should use KERNEL_VERSION()   
        __u32   capabilities;   // Device capabilities         //设备能力  
        __u32   reserved[4];  
}; 

其中，最重要的就是：视频捕获功能V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE或V4L2_CAP_STREAMING。

 

接下来就需要知道视频设备支持的视频格式，视频格式保存在一个结构体v4l2_fmtdesc 中，可以保存多中格式，

int ret;  
fmtdesc.index=0;  
fmtdesc.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;  
 ret=ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FMT, &fmtdesc);  
 while (ret != 0)  
  {  
     fmtdesc.index++;  
      ret=ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FMT, &fmtdesc);  
  }  
  printf("--------VIDIOC_ENUM_FMT---------\n");  
  printf("get the format what the device support\n{ pixelformat = ''%c%c%c%c'', description = ''%s'' }\n",fmtdesc.pixelformat & 0xFF, (fmtdesc.pixelformat >> 8) & 0xFF, (fmtdesc.pixelformat >> 16) & 0xFF,(fmtdesc.pixelformat >> 24) & 0xFF, fmtdesc.description);  

其中这个结构体的定义为：

struct v4l2_fmtdesc {  
        __u32               index;             // Format number        
        enum v4l2_buf_type  type;              // buffer type          
        __u32               flags;  
        __u8                description[32];   // Description string   
        __u32               pixelformat;       // Format fourcc        
        __u32               reserved[4];  
};

其中最重要的就是视频的格式，例如YUV4:2:2

 

这里，可以先编写一个简单的例子 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
#include <getopt.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <malloc.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <asm/types.h>
#include <linux/videodev2.h>

#define CAMERA_DEVICE "/dev/video0"

#define CAPTURE_FILE "frame_yuyv_new.jpg"
#define CAPTURE_RGB_FILE "frame_rgb_new.bmp"
#define CAPTURE_show_FILE "a.bmp"

#define VIDEO_WIDTH 640
#define VIDEO_HEIGHT 480
#define VIDEO_FORMAT V4L2_PIX_FMT_YUYV
#define BUFFER_COUNT 4

int fd;
struct v4l2_capability cap;
struct v4l2_fmtdesc fmtdesc;
struct v4l2_format fmt;
struct v4l2_requestbuffers reqbuf;
struct v4l2_buffer buf;
int main()
{
    int i,ret;
    fd = open(CAMERA_DEVICE, O_RDWR, 0);
    if (fd < 0) {
        printf("Open %s failed\n",CAMERA_DEVICE);
    }
    ret = ioctl(fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap);
    if (ret < 0) {
        printf("VIDIOC_QUERYCAP failed (%d)\n", ret);
    }

    printf("------------VIDIOC_QUERYCAP-----------\n");
    printf("Capability Informations:\n");
    printf(" driver: %s\n", cap.driver);
    printf(" card: %s\n", cap.card);
    printf(" bus_info: %s\n", cap.bus_info);
    printf(" version: %08X\n", cap.version);
    printf(" capabilities: %08X\n\n", cap.capabilities);

    memset(&fmtdesc,0,sizeof(fmtdesc));
    fmtdesc.index=0;
    fmtdesc.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    ret=ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FMT, &fmtdesc);
    while (ret != 0)
    {
        fmtdesc.index++;
        ret=ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FMT, &fmtdesc);
    }
    printf("--------VIDIOC_ENUM_FMT---------\n");
    printf("get the format what the device support\n");
    printf("pixelformat = %c%c%c%c, description = %s \n",fmtdesc.pixelformat & 0xFF, (fmtdesc.pixelformat >> 8) & 0xFF, (fmtdesc.pixelformat >> 16) & 0xFF,(fmtdesc.pixelformat >> 24) & 0xFF, fmtdesc.description);


}

接下来就是设定视频的格式，设置的时候并不一定会成功，因此需要重新读取视频格式

VIDIOC_S_FMT 设置

VIDIOC_G_FMT 读取

VIDIOC_TRY_FMT 验证

先定义一个格式结构体

struct v4l2_format {
        enum v4l2_buf_type type;    //数据流类型，必须永远是V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
        union {
                struct v4l2_pix_format          pix;     // V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
                struct v4l2_window              win;     // V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OVERLAY
                struct v4l2_vbi_format          vbi;     // V4L2_BUF_TYPE_VBI_CAPTURE
                struct v4l2_sliced_vbi_format   sliced;  // V4L2_BUF_TYPE_SLICED_VBI_CAPTURE
                __u8    raw_data[200];                   // user-defined
        } fmt;
};
struct v4l2_pix_format {
        __u32                   width;         // 宽，必须是16的倍数
        __u32                   height;        // 高，必须是16的倍数
        __u32                   pixelformat;   // 视频数据存储类型，例如是YUV4:2:2还是RGB
        enum v4l2_field       field;
        __u32                   bytesperline;
        __u32                   sizeimage;
        enum v4l2_colorspace colorspace;
        __u32                   priv;
};