v4l2框架分析

最新推荐文章于 2025-06-27 16:07:46 发布
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分类专栏： 编程
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/u013985662/article/details/48766355
本文介绍了V4L2（Video for Linux Two）框架的分层概念，从如何编写驱动程序开始，详细讲解了驱动的构造、注册过程。通过分析LCD设备驱动的分层结构，阐述了分层驱动的优势。接着，重点讨论了V4L2框架的硬件相关层（如uvc_driver.c）和核心层（如v4l2_dev.c），展示了如何在硬件相关层注册video_device结构体。此外，还分析了虚拟视频驱动vivi.c的实现步骤。总结了应用程序调用open、read等函数时，驱动程序如何响应并执行硬件操作。对于ioctl函数的调用，驱动会处理用户空间的参数，进行属性设置和优先级调整。
1.如何写驱动程序：
  1.构造file_operations结构体
实现其中的open,read,write成员。
  2.告诉内核：register_chrdev(主设备号，&file_operations,name);
  3.入口函数，出口函数。


2.对于复杂的字符设备驱动程序，使用分层概念。
如对于LCD设备驱动程序分为两层：fbmem.c和硬件相关层两层。
fbmem.c中：完成分配，设置，注册file_operations结构体。
硬件相关层中：分配、设置、注册fb_info结构体，以及一些硬件相关的操作。
当应用程序调用open等函数时，会调用fbmem.c中的file_operations中的open成员，里面又调用硬件相关中的fb_info结构体中用于操作硬件的函数。


3.怎么写分层驱动：分配某结构体，设置，注册，硬件相关操作。


4.V4L2框架也是基于这种分层模型：有核心层和硬件相关层。
dmesg查看内核打印信息。
在硬件相关层uvc_driver.c中的video_register_device函数，分配设置注册了一个video_device结构体。
反推得知核心层为v4l2_dev.c:
cdev_alloc();
cdev->ops=v4l2_fops;//file_operations结构体，供应用层调用。
cdev_add();


5.虚拟视频驱动分析：vivi.c
1.分配video_device
2.设置
3.注册：video_device


vivi_init
vivi_create_instance
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[完结]Linux内核中的V4L2核心框架分析（V4L2 framework，video for linux 2，linux视频子系统）
duanlove（技术路途）专栏
08-10 1万+
标题： V4L2核心框架分析      驱动的结构 ------------------------------------------------------ 1）一个为设备实例定义的，并且包含设备状态信息的结构； 2）一种初始化和命令子设备（sub-devices）的方式； 3）创建V4L2设备节点（/dev/videoX, /dev/vbiX, /dev/radioX and
Linux的V4L2架构分析
ahskx的博客
02-01 3217
V4L2全名为Video For Linux 2，它是针对Linux系统的视频设备处理架构。视频设备主要包括输入设备（摄像头）及输出设备（显示设备）。
V4L2框架分析
11-09
网络上目前没有像样的V4L2的描述文档，唯一有学习借鉴价值的是@廖野cjok编写的“V4L2框架分析学习”，本文档结合自己对V4L2框架的学习，修改扩充了@廖野cjok的文档。阅读V4L2源码辅助以该文档，基本可以保证对V4L2框架、代码逻辑、对外函数封装有一个比较清晰的了解。感谢@廖野cjok的分析！
嵌入式音视频必备-V4L2架构（采集-格式转换-渲染-H264编码-保存本地）
最新发布
2401_86353562的博客
06-27 1097
典型操作：设置分辨率（ VIDIOC_S_FMT ）、获取帧数据（ VIDIOC_QBUF/VIDIOC_DQBUF ）。：通过将内核驱动的摄像头缓冲区直接映射到用户空间（应用层），避免数据从 内核到用户空间的显式拷贝，减少 CPU 开销。设备节点： /dev/video0 多个摄像头时: /dev/video1 , /dev/video2 ....通过V4L2 API（如 open("/dev/video0") 、 ioctl ）与内核交互。MIPI摄像头：厂商自定义驱动（如 ov5640.c ）。
V4l2框架分析
welljrj的博客
06-23 7795
1. V4L2框架概述 1.1 v4l2设备应用层流程 1.2 内核V4L2模块 2 2. video_device 2.1图像处理模块 2.2 video注册流程 3. videobuf2 3.1 与video device的关系: 3.2 buffer类型 3.3 vb2_ops回调函数 3.4 mmap 流程...
一文分析Linux v4l2框架
youzhangjing_的博客
03-11 1477
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。
Linux V4L2 框架分析
2501_90245761的博客
01-18 725
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-corevideobuf2等模块，这也是本文将要展开的内容，仅提纲挈领；开始吧。
V4L2框架分析学习二
weixin_42926869的博客
10-30 242
v4l2_device v4l2_device在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。以下是v4l2_device结构体原型(去掉了无关的成员)： 复制代码 struct v4l2_device { structlist_head subdevs; //用链表管理注册的subdev charname[V4L2_DEVICE_NA...
Linux v4l2框架分析--图解
weixin_42203498的博客
12-27 1393
linux V4L2驱动框架详解
V4L2框架
cqxcool66的博客
11-05 9569
框架图
V4L2（一）框架浅析
漫不经心
11-01 7956
V4L2 ：video for linux version 2 ，是 linux 里一套标准的视频驱动，它支持 uvc 标准的摄像头。本文来分析一下它的核心框架。   整个v4l2的框架分为三层：     在应用层，我们可以在 /dev 目录发现 video0 类似的设备节点，上层的摄像头程序打开设备节点进行数据捕获，显示视频画面。设备节点的名字很统一，video0 video1 vi
【V4L2】 v4l2框架分析之v4l2_fh
iriczhao的博客
06-17 621
🔺相关源码文件：在V4L2中，结构用于保存V4L2框架中使用的文件句柄（File Handle）的数据，即每个打开的视频设备都会对应一个结构体，该结构体包含了与该设备相关的各种信息，例如该设备的控制器、缓冲区、状态等等。通过，V4L2子系统能够跟踪设备文件的打开和关闭，并管理与句柄相关的状态和控制操作。
V4L2框架分析学习
HYL_0的博客
12-05 889
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 vi
韦东山项目视频之摄像头驱动1 V4L2框架分析
LingXiaokai的博客
07-14 5390
一、摄像头驱动 V4L2框架分析 摄像头驱动是属于字符设备驱动程序 V4L2：  vidio for linux version 2，我们分析的是linux3.4.2内核。 回顾二期，怎么写驱动？ 1.构造一个file_operations:.open=drv_open .read=drv_read 2.告诉内核：register_chrdev(主设备号，名字，&file_operati
【Linux驱动】Linux--V4L2视频驱动框架
szembed的博客
04-11 2619
subdev的设计目的是为了多路复用，就是用一个v4l2_device可以挂接多个v4l2_subdev。依附在v4l2_device之下，并表示一个v4l2设备的子设备，一个v4l2_devide下可以有多个sub_device。v4l2_device里有一个v4l2_subdev链表，可以选择v4l2_device去控制哪一个v4l2_subdev。v4l2驱动框架主要的对象有video_device、v4l2_device、v4l2_subdev、videobuf。/* 实现各种系统调用 */
V4L2框架源码分析
03-19
<think>好的，用户让我介绍一下V4L2框架的源码分析。首先，我需要回忆一下V4L2是什么。V4L2是Video4Linux2的缩写，是Linux内核中负责视频设备驱动的框架，主要用于摄像头、采集卡等设备的支持。用户可能是一个开发者，想要了解V4L2的内部结构，或者是在开发驱动时遇到了问题，需要深入理解源码。 接下来，我需要考虑如何组织这个分析。通常，源码分析可以从框架结构、核心模块、关键数据结构、流程分析等方面入手。用户可能希望了解V4L2的层次结构，各个模块的作用，以及数据是如何流转的。同时，用户可能对如何编写V4L2驱动或调试问题感兴趣，所以可能需要包括一些实际开发的指导。 首先，我应该介绍V4L2的整体架构，比如用户空间和内核空间的交互，V4L2子系统的组成部分。然后分解核心模块，比如视频设备抽象层、IOCTL接口、缓冲区管理等。数据结构方面，v4l2_device、v4l2_subdev、v4l2_buffer这些是关键的结构体，需要解释它们的用途和关系。 流程分析部分，可以举例子，比如摄像头数据采集的流程，从打开设备到配置参数，再到数据捕获的过程。这部分需要用用户能够理解的语言，避免过于深入内核细节，但又要足够详细，帮助开发者理解工作原理。 另外，用户可能想知道如何阅读和修改源码，所以需要给出一些代码路径，比如内核源码中的drivers/media目录，以及一些典型的驱动示例。可能还需要提到相关的工具，比如v4l2-ctl，这些工具在调试时的作用。 需要检查是否遗漏了V4L2的重要特性，比如支持多种设备类型（摄像头、收音机等），多平面缓冲区的处理，或者DMA相关的内容。还有，V4L2的事件机制和异步操作可能也是需要提及的部分。 要确保回答结构清晰，分点说明，每个部分有明确的标题，比如框架概述、核心模块、数据结构、数据流、开发建议等。同时，要遵循用户的要求，行内公式用$...$，独立公式用$$...$$，但在这个问题中可能数学公式不多，主要涉及代码和结构。不过如果有涉及到算法或数学表达的地方，比如缓冲区计算，可能需要应用格式。 还需要注意使用中文，避免专业术语的直译，保持口语化，但又要准确。例如，解释v4l2_subdev时，可以说明这是用于子设备控制，比如传感器或图像处理器，而v4l2_device代表整个视频设备。 最后，总结部分要强调V4L2在Linux多媒体中的重要性，以及学习源码对开发者的帮助，比如定制驱动或优化性能。同时，提供进一步的学习资源，如内核文档、示例代码，帮助用户继续深入。 现在需要检查是否有错误的地方，比如V4L2的代码路径是否正确，数据结构的作用是否描述准确。确保提到的模块和流程符合最新的内核版本，或者至少是通用的结构，因为V4L2可能会有更新，但核心部分变化不大。 可能还需要提醒用户，实际开发时需要参考具体的内核版本源码，因为不同版本可能会有差异。此外，调试工具和技巧，如使用dmesg查看内核日志，对于问题排查很重要，这些可以放在开发建议里。 总之，整个思考过程需要从用户的需求出发，组织信息，确保覆盖主要方面，结构清晰，同时准确可靠，帮助用户逐步理解V4L2框架的源码结构和工作原理。</think>### V4L2框架源码分析 #### 1. 框架概述 V4L2（Video4Linux2）是Linux内核中用于视频设备驱动的核心框架，支持摄像头、采集卡、TV调谐器等设备。其源码位于内核的`drivers/media/v4l2-core/`目录，主要分为以下层级： - **用户空间接口**：通过`/dev/videoX`设备节点提供`ioctl`系统调用。 - **内核核心层**：定义核心数据结构和API（如`v4l2_device`、`v4l2_subdev`）。 - **设备驱动层**：具体硬件驱动实现（如`uvcvideo`驱动USB摄像头）。 --- #### 2. 核心模块分析 ##### 2.1 视频设备抽象（`v4l2_device`） - **作用**：表示一个完整的视频设备（如摄像头模组）。 - **关键结构体**： ```c struct v4l2_device { struct device *dev; // 关联的硬件设备 char name[V4L2_DEVICE_NAME_SIZE]; struct list_head subdevs; // 子设备链表 // ... }; ``` ##### 2.2 子设备管理（`v4l2_subdev`） - **作用**：抽象硬件中的子模块（如传感器、ISP芯片）。 - **操作接口**： ```c struct v4l2_subdev_ops { const struct v4l2_subdev_core_ops *core; const struct v4l2_subdev_video_ops *video; // ... }; ``` ##### 2.3 IOCTL处理 - **用户空间交互**：通过`v4l2_ioctl_ops`定义设备支持的IOCTL命令（如`VIDIOC_QUERYCAP`查询设备能力）。 ```c const struct v4l2_ioctl_ops *ioctl_ops; ``` ##### 2.4 缓冲区管理（`vb2_queue`） - **内存模型**：支持`MMAP`、`USERPTR`、`DMABUF`等内存分配方式。 - **关键流程**： ```c struct vb2_queue { enum v4l2_buf_type type; const struct vb2_mem_ops *mem_ops; // 内存操作函数 // ... }; ``` --- #### 3. 数据流分析（以摄像头为例） 1. **设备初始化**： - 驱动注册`v4l2_device`并关联子设备。 - 创建`/dev/videoX`节点。 2. **用户配置**： - 通过`VIDIOC_S_FMT`设置视频格式。 - 调用`VIDIOC_REQBUFS`申请缓冲区。 3. **数据采集**： - 启动流（`VIDIOC_STREAMON`）。 - 通过`poll`或`select`等待数据就绪。 - 使用`VIDIOC_DQBUF`获取填充的缓冲区。 --- #### 4. 关键数据结构关系 $$ \text{v4l2_device} \leftrightarrow \text{v4l2_subdev} \leftrightarrow \text{v4l2_ioctl_ops} \leftrightarrow \text{vb2_queue} $$ --- #### 5. 开发与调试建议 1. **阅读代码路径**： - 核心逻辑：`drivers/media/v4l2-core/v4l2-dev.c` - 缓冲区管理：`drivers/media/common/videobuf2/` 2. **调试工具**： - `v4l2-ctl`（用户空间工具，查询设备信息或配置参数）。 - 内核日志（`dmesg`）跟踪`pr_debug`输出。 3. **典型驱动示例**： - USB摄像头：`drivers/media/usb/uvc/uvc_driver.c` - 复杂设备：`drivers/media/platform/`（如CSI接口摄像头） --- #### 6. 总结 V4L2框架通过分层设计实现了设备驱动的标准化，其源码核心在于： - 统一的设备抽象模型（`v4l2_device`和`v4l2_subdev`）。 - 灵活的IOCTL接口和内存管理机制（`vb2`）。 - 高度可扩展的驱动开发模式。 如需深入理解，建议结合内核文档（`Documentation/media/v4l-drivers/`）和实际硬件驱动代码进行交叉分析。
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