Linux基于v4l2的视频采集(含代码)

Video4linux2（简称V4L2),是linux中关于视频设备的内核驱动。

V4L2较V4L有较大的改动，并已成为2.6的标准接口，函盖video\dvb\FM...，多数驱动都在向V4l2迁移。更好地了解V4L2先从应用入手，然后再深入到内核中结合物理设备／接口的规范实现相应的驱动。V4L2采用流水线的方式，操作更简单直观，基本遵循打开视频设备、设置格式、处理数据、关闭设备，更多的具体操作通过ioctl函数来实现。

在Linux中，视频设备是设备文件，可以像访问普通文件一样对其进行读写，摄像头在/dev/video0下。

操作系统一般把系统使用的内存划分成用户空间和内核空间，分别由应用程序管理和操作系统管理。应用程序可以直接访问内存的地址，而内核空间存放的是供内核访问的代码和数据，用户不能直接访问。v4l2捕获的数据，最初是存放在内核空间的，这意味着用户不能直接访问该段内存，必须通过某些手段来转换地址。

v4l2一共有三种视频采集方式：使用read、write方式；内存映射方式和用户指针模式。

read、write方式，在用户空间和内核空间不断拷贝数据，占用了大量用户内存空间，效率不高。

内存映射方式：把设备里的内存映射到应用程序中的内存控件，直接处理设备内存，这是一种有效的方式。上面的mmap函数就是使用这种方式。

用户指针模式：内存片段由应用程序自己分配。这点需要在v4l2_requestbuffers里将memory字段设置成V4L2_MEMORY_USERPTR。

 

注意：

利用v4l2采集时，ARM上的采集卡支持3种模式，普通usb摄像头不支持直接读取模式;
采集卡支持V4L2_PIX_FMT_YUYV和V4L2_PIX_FMT_YUV420;

但是普通usb摄像头不支持V4L2_PIX_FMT_YUV420

 

captrue（直接读取方式）：

代码如下：

#include <stdio.h>   
#include <stdlib.h>   
#include <string.h>   
#include <assert.h>   
#include <getopt.h>             /* getopt_long() */   
#include <fcntl.h>              /* low-level i/o */   
#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>          /* for videodev2.h */   
#include <linux/videodev2.h>

#define CODEC_NODE  "/dev/video0"
#define LCD_WIDTH  320 
#define LCD_HEIGHT 240
#define YUV_FRAME_BUFFER_SIZE (LCD_WIDTH*LCD_HEIGHT)+(LCD_WIDTH*LCD_HEIGHT)/2  /* YCBCR 420 */

static int cam_c_init(void);
static void exit_from_app() ;
static int cam_c_fp = -1;

static void exit_from_app()
{
  close(cam_c_fp);
 
}

static int cam_c_init(void) 
{
 int dev_fp = -1;

 dev_fp = open(CODEC_NODE, O_RDWR);

 if (dev_fp < 0) {
  perror(CODEC_NODE);
  printf("CODEC : Open Failed \n");
  return -1;
 }
 return dev_fp;
}

int main()

{ 
 
  
     struct v4l2_capability cap;
     struct v4l2_format codec_fmt;
/* Camera codec initialization */
 if ((cam_c_fp = cam_c_init()) < 0)
  exit_from_app();
/* Codec set */
 /* Get capability */
 int ret = ioctl(cam_c_fp , VIDIOC_QUERYCAP, &cap);
 if (ret < 0) {
  printf("V4L2 : ioctl on VIDIOC_QUERYCAP failled\n");
  exit(1);
 }
 //printf("V4L2 : Name of the interface is %s\n", cap.driver);

 /* Check the type - preview(OVERLAY) */
 if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE)) {
  printf("V4L2 : Can not capture(V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE is false)\n");
  exit(1);
 }

 /* Set format */
 codec_fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 codec_fmt.fmt.pix.width = LCD_WIDTH;
 codec_fmt.fmt.pix.height = LCD_HEIGHT;  
 codec_fmt.fmt.pix.pixelformat=  V4L2_PIX_FMT_YUYV;//V4L2_PIX_FMT_YUV420;(The average captrue equiment can't support. )
 ret = ioctl(cam_c_fp , VIDIOC_S_FMT, &codec_fmt);
 if (ret < 0) {
  printf("V4L2 : ioctl on VIDIOC_S_FMT failled\n");
  exit(1);
 }
        int start=1;
        ret = ioctl(cam_c_fp, VIDIOC_STREAMON, &start);
 if (ret < 0) {
  printf("V4L2 : ioctl on VIDIOC_STREAMON failed\n");
  exit(1);
 }

        unsigned char yuv_buf[YUV_FRAME_BUFFER_SIZE];
        char YUV_name[100];
        static FILE *YUV_fp;
        sprintf(&YUV_name[0], "Cam%dx%d-%d.yuv", LCD_WIDTH,