V4L2框架分析学习

最新推荐文章于 2023-06-17 11:19:36 发布

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分类专栏： linux学习之每天一总结

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一、v4l2_device.c：v4l2框架中充当所有v4l2_subdev的父设备，管理着注册在其下的子设备

1.1 module_init(videodev_init) //videodev_init初始化函数申请了v4l2的字符设备号，注册了类设备
module_exit(videodev_exit)

1.2 __video_register_device(struct video_device *vdev, int type, int nr,int warn_if_nr_in_use, struct module *owner) //register video4linux devices

1）检查设备类型：GRABBER、VBI 、RADIO、SUBDEV

2）找到一个 free minor（硬盘分区编号）, device node number and device index

3)初始化设备

4) 系统中注册设备

1.3 用户空间使用Open，read,write,close处理devicenode（/dev/videoX）

static const struct file_operations v4l2_fops = {
   .owner = THIS_MODULE,
   .read = v4l2_read,
   .write = v4l2_write,
   .open = v4l2_open,
   .get_unmapped_area = v4l2_get_unmapped_area,
   .mmap = v4l2_mmap,
   .unlocked_ioctl = v4l2_ioctl,

｝

二、V4L2_subdev.c 代表子设备，包含了子设备的相关属性和操作

const struct v4l2_file_operations v4l2_subdev_fops ={
   .owner = THIS_MODULE,
   .open = subdev_open,
   .unlocked_ioctl = subdev_ioctl,
   .release = subdev_close,
   .poll = subdev_poll,
};
三、V4L2_fh.c  保存用于 V4L2 框架的文件句柄（子设备）特定数据的简单方法

void v4l2_fh_init(struct v4l2_fh *fh, structvideo_device *vdev)

//初始化v4l2_fh，添加v4l2_ctrl_handler到v4l2_fh：

void v4l2_fh_add(struct v4l2_fh *fh)

//添加v4l2_fh到video_device，方便核心层调用

v4l2_fh_is_singular(struct v4l2_fh *fh)

//检查 v4l2_fh 结构体是否是相关设备节点打开的唯一文件句柄。是返回1，否则返回0

四、v4l2_ctrl_handler

用于保存子设备控制方法集的结构体，对于视频设备这些ctrls包括设置亮度、饱和度、对比度和清晰度等，用链表的方式来保存ctrls，可以通过v4l2_ctrl_new_std函数向链表添加ctrls。

五、Linux设备驱动之IO控制

大部分驱动除了需要具备读写设备的能力之外，还需要具备对硬件控制的能力

int ioctl(int fd,unsigned long cmd,...);
/*
fd:文件描述符
cmd:控制命令
...:可选参数:插入*argp，具体内容依赖于cmd
*/
／／用户程序所作的只是通过命令码告诉驱动程序它想做什么，至于怎么解释这些命令和怎么实现这些命令，这都是驱动程序要做的事情

//nr为序号，datatype为数据类型,如int 在驱动程序中实现的ioctl函数体内，实际上是有一个switch {case}结构，每一个case对应一个命令码，做出一些相应的操作 _IO(type, nr ) //没有参数的命令 _IOR(type, nr, datatype) //从驱动中读数据 _IOW(type, nr, datatype) //写数据到驱动 _IOWR(type,nr, datatype) //双向传送在Linux核心中是这样定义一个命令码的： ____________________________________

| 设备类型 | 序列号 | 方向 | 数据尺寸 |

|----------|--------|------|-------- |

| 8 bit　　 | 8 bit | 2 bit |8~14 bit|

|----------|--------|------|-------- |

用户空间通过打开/dev/目录下的设备节点，获取到文件的file结构体，通过系统调用ioctl把cmd和arg传入到内核。通过一系列的调用后最终会调用到

__video_do_ioctl函数，然后通过cmd检索v4l2_ioctls[]，判断是INFO_FL_STD还是INFO_FL_FUNC。如果是INFO_FL_STD会直接调用到视频设备驱动中

video_device->v4l2_ioctl_ops函数集。如果是INFO_FL_FUNC会先调用到v4l2自己实现的标准回调函数，然后根据arg再调用

到video_device->v4l2_ioctl_ops或v4l2_fh->v4l2_ctrl_handler函数集。

常见的ioctl命令：

VIDIOC_QUERYCAP /* 获取设备支持的操作 */ VIDIOC_G_FMT /* 获取设置支持的视频格式 */ VIDIOC_S_FMT /* 设置捕获视频的格式 */ VIDIOC_REQBUFS /* 向驱动提出申请内存的请求 */ VIDIOC_QUERYBUF /* 向驱动查询申请到的内存 */ VIDIOC_QBUF /* 将空闲的内存加入可捕获视频的队列 */ VIDIOC_DQBUF /* 将已经捕获好视频的内存拉出已捕获视频的队列 */ VIDIOC_STREAMON /* 打开视频流 */ VIDIOC_STREAMOFF /* 关闭视频流 */ VIDIOC_QUERYCTRL /* 查询驱动是否支持该命令 */ VIDIOC_G_CTRL /* 获取当前命令值 */ VIDIOC_S_CTRL /* 设置新的命令值 */ VIDIOC_G_TUNER /* 获取调谐器信息 */ VIDIOC_S_TUNER /* 设置调谐器信息 */ VIDIOC_G_FREQUENCY /* 获取调谐器频率 */ VIDIOC_S_FREQUENCY /* 设置调谐器频率 */

1、Linux下的poll机制 : 在文件描述符上等待一些事件

#include <poll.h>

int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);

struct pollfd {
               int   fd;         /* file descriptor */
               short events;     /* requested events */
               short revents;    /* returned events 实际发生的事件*/
           };
当返回正值时，代表满足响应事件的文件描述符的个数，如果返回0则代表在规定时间内没有事件发生。如发现返回为负则应该立即查看 errno。

2、EXPORT_SYMBOL使用
EXPORT_SYMBOL标签内定义的函数或者符号对全部内核代码公开，不用修改内核代码就可以在您的内核模块中直接调用，即使用EXPORT_SYMBOL可以将一个函数以符号的方式导出给其他模块使用。

使用方法：

   第一、在模块函数定义之后使用EXPORT_SYMBOL（函数名）
   第二、在掉用该函数的模块中使用extern对之声明
   第三、首先加载定义该函数的模块，再加载调用该函数的模块

和System.map做一下对比：
System.map 中的是连接时的函数地址。连接完成以后，在2.6内核运行过程中，是不知道哪个符号在哪个地址的。
EXPORT_SYMBOL 的符号，是把这些符号和对应的地址保存起来，在内核运行的过程中，可以找到这些符号对应的地址。而模块在加载过程中，其本质就是能动态连接到内核，如果在模块中引用了内核或其它模块的符号，就要EXPORT_SYMBOL这些符号，这样才能找到对应的地址连接。/