Linux v4l2框架分析

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1. 概述

• V4L2(Video for Linux 2)：Linux内核中关于视频设备驱动的框架，对上向应用层提供统一的接口，对下支持各类复杂硬件的灵活扩展；
• V4L2框架，主要包括v4l2-core、meida framework、videobuf2等模块，这也是本文将要展开的内容，仅提纲挈领；

开始吧。

2. v4l2-core

2.1 应用视角

先从应用的角度来看如何使用v4l2吧：

假如要进行视频数据采集，大体的步骤如上图左侧所示：

1. 打开设备文件/dev/videoX；
2. 根据打开的设备，查询设备能力集；
3. 设置视频数据的格式、参数等；
4. 分配buffer，这个buffer可以是用户态分配的，也可以是从内核中获取的；
5. 开始视频流采集工作；
6. 将buffer enqueue到v4l2框架，底层负责将视频数据填充后，应用层再将buffer dequeue以便获取数据，然后再将buffer enqueue，如此循环往复；

上图右侧是v4l2-core的大体框架，右侧是对硬件的抽象，要想理解好它，可以先看一下较常见的硬件拓扑结构：

• 通常一个camera的模组如图所示，通常包括Lens、Sensor、CSI接口等，其中CSI接口用于视频数据的传输；
• SoC的Mipi接口对接Camera，并通过I2C/SPI控制camera模组；
• Camera模组中也可以包含ISP模块，用于对图像进行处理，有的SoC中也集成了ISP的IP，接收camera的raw数据后，进行图像处理；

2.2 数据结构

如果以上图的硬件为例，对摄像头的硬件该怎么来抽象呢？没错，就是以v4l2_device和v4l2_subdev