video4linux(v4l)使用摄像头的实例基础教程与体会

1.video4linux基础相关

1.1 v4l的介绍与一些基础知识的介绍

I.首先说明一下video4linux(v4l)。

它是一些视频系统，视频软件，音频软件的基础，经常使用在需要采集图像的场合，如视频监控，webcam,可视电话，经常应用在embedded linux中是linux嵌入式开发中经常使用的系统接口。它是linux内核提供给用户空间的编程接口，各种的视频和音频设备开发相应的驱动程序后，就可以通过v4l提供的系统API来控制视频和音频设备，也就是说v4l分为两层，底层为音视频设备在内核中的驱动，上层为系统提供的API，而对于我们来说需要的就是使用这些系统的API。

II.Linux系统中的文件操作

有关Linux系统中的文件操作不属于本文的内容。但是还是要了解相关系统调用的作用和使用方法。其中包括open()，read()，close()，ioctl()，mmap()。详细的使用不作说明。在Linux系统中各种设备（当然包括视频设备）也都是用文件的形式来使用的。他们存在与dev目录下，所以本质上说，在Linux中各种外设的使用（如果它们已经正确的被驱动），与文件操作本质上是没有什么区别的。

1.2 建立一套简单的v4l函数库

       这一节将一边介绍v4l的使用方法，一边建立一套简单的函数，应该说是一套很基本的函数，它完成很基本的够能但足够展示如何使用v4l。这些函数可以用来被其他程序使用，封装基本的v4l功能。本文只介绍一些和摄像头相关的编程方法，并且是最基础和最简单的，所以一些内容并没有介绍，一些与其他视频设备（如视频采集卡）和音频设备有关的内容也没有介绍，本人也不是很理解这方面的内容。

       这里先给出接下来将要开发出来函数的一个总览。

相关结构体和函数的定义我们就放到一个名为v4l.h的文件中，相关函数的编写就放在一个名为v4l.c的文件中把。

对于这个函数库共有如下的定义（也就是大体v4l.h中的内容）：

#ifndef _V4L_H_

#define _V4L_H_

#include <sys/types.h>

#include <linux/videodev.h> //使用v4l必须包含的头文件

这个头文件可以在/usr/include/linux下找到，里面包含了对v4l各种结构的定义，以及各种ioctl的使用方法，所以在下文中有关v4l的相关结构体并不做详细的介绍，可以参看此文件就会得到你想要的内容。

下面是定义的结构体，和相关函数，突然给出这么多的代码很唐突，不过随着一点点解释条理就会很清晰了。

struct _v4l_struct

      {

         int fd;//保存打开视频文件的设备描述符

         struct video_capability capability;//该结构及下面的结构为v4l所定义可在上述头文件中找到

         struct video_picture picture;

         struct video_mmap mmap;

         struct video_mbuf mbuf;

         unsigned char *map;//用于指向图像数据的指针

              int frame_current;

         int frame_using[VIDEO_MAXFRAME];//这两个变量用于双缓冲在后面介绍。

      };

typedef struct _v4l_struct v4l_device;

//上面的定义的结构体，有的文中章有定义channel的变量，但对于摄像头来说设置这个变量意义不大通常只有一个channel，本文不是为了写出一个大而全且成熟的函数库，只是为了介绍如何使用v4l，再加上本人水平也有限，能够给读者一个路线我就很知足了,所以并没有设置这个变量同时与channel相关的函数也没有给出。

 

extern int v4l_open(char *, v4l_device *);

extern int v4l_close(v4l_device *);

extern int v4l_get_capability(v4l_device *);

extern int v4l_get_picture(v4l_device *);

extern int v4l_get_mbuf(v4l_device *);

extern int v4l_set_picture(v4l_device *, int, int, int, int, int,);

extern int v4l_grab_picture(v4l_device *, unsigned int);

extern int v4l_mmap_init(v4l_device *);

extern int v4l_grab_init(v4l_device *, int, int);

extern int v4l_grab_frame(v4l_device *, int);

extern int v4l_grab_sync(v4l_device *);

上述函数会在下文中逐渐完成，功能也会逐渐介绍，虽然现在看起来没什么感觉只能从函数名上依稀体会它的功能，或许看起来很烦，不过看完下文就会好了。