这里先使用modprobr加载vivid,会将其依赖一并加载,然后再卸载vivid,最后加载上我们编译的vivid.ko

这里为什么使用自己编译的vivid.ko,而不使用自带的?
因为后面修改vivid源码后,重新加载修改后的驱动,才知道修改后的效果。

2.2应用程序

Linux摄像头测试软件webcam、spcaview、luvcview、xawtv等,经测试,luvcviewxawtv比较靠谱。

  • xawtv

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    xawtv -h //帮助信息

    xawtv -c /dev/videoX //指定设备

    xawtv -noalsa //关闭声卡启动

    xawtv //运行摄像头

  • 这里加载vivid驱动后,运行xawtv效果如下:


     

    3.分析vivid

    第一次接触V4L2,直接对内核提供的Virtual Video Driver(vivid)进行分析,只要熟悉了vivid,后续再对摄像头再进行分析,就会轻松很多。

    vivid是内核提供的一个虚拟机的视频设备驱动,内核提供的vivid源码在linux-4.13.9/drivers/media/platform/vivid/

    3.1 初始化、注册分析

    vivid_init()里分别注册了vivid_pdevvivid_pdrv,注册后,由于两者name一致,则会调用probe()。在probe()里面主要进行初始化、注册等相关流程。

    可以看到,在probe()里,会调用vivid_create_instance(),让后在里面先分配一个video_device,然后设置video_device,包括操作函数opsioctl操作函数,设备等。
    然后对ctrl属性进行详细的设置,最后注册video_device,和进行常规的字符设备注册。

    因此,写摄像头驱动程序的流程如下:

    1. 分配video_device:video_device_alloc()kzalloc()
    2. 设置video_device:.fops.ioctl_opsdev
    3. 注册video_device: video_register_device()

    3.2 操作函数分析

    再来看看操作函数是如何调用的:

    当应用层open()/read()/write()操作/dev/videox时,先找到v4l2_fops
    然后调用v4l2_open/v4l2_read/v4l2_write(drivers/media/v4l2-core/v4l2-dev.c),
    再通过video_devdata根据次设备号从数组中得到video_device,再找到vivid_fops里对应的操作函数。

    ioctl的前面流程类似,后面通过video_usercopy()获取传入的ioctl类型,找到对应ioctl_ops,调用不同的ioctl

    3.3 ioctl_ops分析

    摄像头驱动有众多的ioctl,这些ioctl实现了对设备的控制:

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    static const struct v4l2_ioctl_ops vivid_ioctl_ops = {

    /* 表示它是一个摄像头设备 */

    .vidioc_querycap = vidioc_querycap,

    /* 摄像头数据格式的操作 */

    .vidioc_enum_fmt_vid_cap = vidioc_enum_fmt_vid, //列举格式

    .vidioc_g_fmt_vid_cap = vidioc_g_fmt_vid_cap, //获取格式

    .vidioc_try_fmt_vid_cap = vidioc_try_fmt_vid_cap, //测试格式

    .vidioc_s_fmt_vid_cap = vidioc_s_fmt_vid_cap, //设置格式

    /* 支持multi-planar */

    .vidioc_enum_fmt_vid_cap_mplane = vidioc_enum_fmt_vid_mplane,

    .vidioc_g_fmt_vid_cap_mplane = vidioc_g_fmt_vid_cap_mplane,

    .vidioc_try_fmt_vid_cap_mplane = vidioc_try_fmt_vid_cap_mplane,

    .vidioc_s_fmt_vid_cap_mplane = vidioc_s_fmt_vid_cap_mplane,

    /* 数据输出操作 */

    .vidioc_enum_fmt_vid_out = vidioc_enum_fmt_vid, //枚举输出格式

    .vidioc_g_fmt_vid_out = vidioc_g_fmt_vid_out, //获取输出格式

    .vidioc_try_fmt_vid_out = vidioc_try_fmt_vid_out, //测试输出格式

    .vidioc_s_fmt_vid_out = vidioc_s_fmt_vid_out, //设置输出格式

    /* 支持multi-planar */

    .vidioc_enum_fmt_vid_out_mplane = vidioc_enum_fmt_vid_mplane,

    .vidioc_g_fmt_vid_out_mplane = vidioc_g_fmt_vid_out_mplane,

    .vidioc_try_fmt_vid_out_mplane = vidioc_try_fmt_vid_out_mplane,

    .vidioc_s_fmt_vid_out_mplane = vidioc_s_fmt_vid_out_mplane,

    .vidioc_g_selection = vidioc_g_selection, //获取选择矩形

    .vidioc_s_selection = vidioc_s_selection, //设置选择矩形

    .vidioc_cropcap = vidioc_cropcap, //查询裁剪限制

    .vidioc_g_fmt_vbi_cap = vidioc_g_fmt_vbi_cap, //获取指向原始数据VBI的指针

    .vidioc_try_fmt_vbi_cap = vidioc_g_fmt_vbi_cap,

    .vidioc_s_fmt_vbi_cap = vidioc_s_fmt_vbi_cap,

    .vidioc_g_fmt_sliced_vbi_cap = vidioc_g_fmt_sliced_vbi_cap,

    .vidioc_try_fmt_sliced_vbi_cap = vidioc_try_fmt_sliced_vbi_cap,

    .vidioc_s_fmt_sliced_vbi_cap = vidioc_s_fmt_sliced_vbi_cap,

    .vidioc_g_sliced_vbi_cap = vidioc_g_sliced_vbi_cap,

    .vidioc_g_fmt_vbi_out = vidioc_g_fmt_vbi_out,

    .vidioc_try_fmt_vbi_out = vidioc_g_fmt_vbi_out,

    .vidioc_s_fmt_vbi_out = vidioc_s_fmt_vbi_out,

    .vidioc_g_fmt_sliced_vbi_out = vidioc_g_fmt_sliced_vbi_out,

    .vidioc_try_fmt_sliced_vbi_out = vidioc_try_fmt_sliced_vbi_out,

    .vidioc_s_fmt_sliced_vbi_out = vidioc_s_fmt_sliced_vbi_out,

    .vidioc_enum_fmt_sdr_cap = vidioc_enum_fmt_sdr_cap,

    .vidioc_g_fmt_sdr_cap = vidioc_g_fmt_sdr_cap,

    .vidioc_try_fmt_sdr_cap = vidioc_try_fmt_sdr_cap,

    .vidioc_s_fmt_sdr_cap = vidioc_s_fmt_sdr_cap,

    .vidioc_overlay = vidioc_overlay,

    .vidioc_enum_framesizes = vidioc_enum_framesizes,

    .vidioc_enum_frameintervals = vidioc_enum_frameintervals,

    .vidioc_g_parm = vidioc_g_parm,

    .vidioc_s_parm = vidioc_s_parm,

    .vidioc_enum_fmt_vid_overlay = vidioc_enum_fmt_vid_overlay,

    .vidioc_g_fmt_vid_overlay = vidioc_g_fmt_vid_overlay,

    .vidioc_try_fmt_vid_overlay = vidioc_try_fmt_vid_overlay,

    .vidioc_s_fmt_vid_overlay = vidioc_s_fmt_vid_overlay,

    .vidioc_g_fmt_vid_out_overlay = vidioc_g_fmt_vid_out_overlay,

    .vidioc_try_fmt_vid_out_overlay = vidioc_try_fmt_vid_out_overlay,

    .vidioc_s_fmt_vid_out_overlay = vidioc_s_fmt_vid_out_overlay,

    .vidioc_g_fbuf = vidioc_g_fbuf,

    .vidioc_s_fbuf = vidioc_s_fbuf,

    /* 缓冲区操作 */

    .vidioc_reqbufs = vb2_ioctl_reqbufs, //申请

    .vidioc_create_bufs = vb2_ioctl_create_bufs, //创建

    .vidioc_prepare_buf = vb2_ioctl_prepare_buf, //准备

    .vidioc_querybuf = vb2_ioctl_querybuf, //查询

    .vidioc_qbuf = vb2_ioctl_qbuf, //放入

    .vidioc_dqbuf = vb2_ioctl_dqbuf, //取出

    .vidioc_expbuf = vb2_ioctl_expbuf, //导出

    .vidioc_streamon = vb2_ioctl_streamon, //启动

    .vidioc_streamoff = vb2_ioctl_streamoff, //停止

    /* 输入源操作 */

    .vidioc_enum_input = vidioc_enum_input, //枚举输入源

    .vidioc_g_input = vidioc_g_input, //获取输入源

    .vidioc_s_input = vidioc_s_input, //设置输入源

    .vidioc_s_audio = vidioc_s_audio, //设置音频

    .vidioc_g_audio = vidioc_g_audio, //获取音频

    .vidioc_enumaudio = vidioc_enumaudio, //枚举音频

    .vidioc_s_frequency = vidioc_s_frequency, //设置频率

    .vidioc_g_frequency = vidioc_g_frequency, //获取输入源

    .vidioc_s_tuner = vidioc_s_tuner, //设置调谐器

    .vidioc_g_tuner = vidioc_g_tuner, //获取调谐器

    .vidioc_s_modulator = vidioc_s_modulator, //设置调制器

    .vidioc_g_modulator = vidioc_g_modulator, //获取调制器

    .vidioc_s_hw_freq_seek = vidioc_s_hw_freq_seek, //硬件频率搜索

    .vidioc_enum_freq_bands = vidioc_enum_freq_bands, //枚举调谐器或调制器支持的频段

    /* 输出端操作 */

    .vidioc_enum_output = vidioc_enum_output, //枚举视频输出端

    .vidioc_g_output = vidioc_g_output, //获取视频输出

    .vidioc_s_output = vidioc_s_output, //设置视频输出

    .vidioc_s_audout = vidioc_s_audout, //设置音频输出

    .vidioc_g_audout = vidioc_g_audout, //获取音频输出

    .vidioc_enumaudout = vidioc_enumaudout, //枚举视频输出端

    /* 制式操作 */

    .vidioc_querystd = vidioc_querystd, //查询制式

    .vidioc_g_std = vidioc_g_std, //获取制式

    .vidioc_s_std = vidioc_s_std, //设置制式

    .vidioc_s_dv_timings = vidioc_s_dv_timings, //设置DV时序

    .vidioc_g_dv_timings = vidioc_g_dv_timings, //获取DV时序

    .vidioc_query_dv_timings = vidioc_query_dv_timings, //查询DV时序

    .vidioc_enum_dv_timings = vidioc_enum_dv_timings, //枚举DV时序

    .vidioc_dv_timings_cap = vidioc_dv_timings_cap, //查询DV应用程序功能

    .vidioc_g_edid = vidioc_g_edid, //获取EDID数据块

    .vidioc_s_edid = vidioc_s_edid, //设置EDID数据块

    /* 调试操作 */

    .vidioc_log_status = vidioc_log_status, //输出设备状态到内核日志

    .vidioc_subscribe_event = vidioc_subscribe_event, //订阅V4L2事件

    .vidioc_unsubscribe_event = v4l2_event_unsubscribe, //取消订阅V4L2事件

    };

    提取出11个必须的ioctl:

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    /* 表示它是一个摄像头设备 */

    .vidioc_querycap = vidioc_querycap,

    /* 摄像头数据格式的操作 */

    .vidioc_enum_fmt_vid_cap = vidioc_enum_fmt_vid, //列举格式

    .vidioc_g_fmt_vid_cap = vidioc_g_fmt_vid_cap, //获取格式

    .vidioc_try_fmt_vid_cap = vidioc_try_fmt_vid_cap, //测试格式

    .vidioc_s_fmt_vid_cap = vidioc_s_fmt_vid_cap, //设置格式

    /* 缓冲区操作 */

    .vidioc_reqbufs = vb2_ioctl_reqbufs, //申请

    .vidioc_querybuf = vb2_ioctl_querybuf, //查询

    .vidioc_qbuf = vb2_ioctl_qbuf, //放入

    .vidioc_dqbuf = vb2_ioctl_dqbuf, //取出

    .vidioc_streamon = vb2_ioctl_streamon, //启动

    .vidioc_streamoff = vb2_ioctl_streamoff, //停止

    3.4 数据获取过程分析

    1.请求分配缓冲区

    class="table-box">
     

    1

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    app:ioctl(fd, VIDIOC_REQBUFS, xx)

    videobuf_reqbufs(vdev->queue, p->memory, &p->count);//没分配真正buf

    2.查询映射缓冲区

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    app:ioctl(fd, VIDIOC_QUERYBUF, xx)

    videobuf_querybuf //获得buf的数据格式、大小、每一行长度、高度

    v4l2_mmap

    vb2_fop_mmap

    videobuf_mmap_mapper

    __videobuf_mmap_mapper

    mem->vaddr = vmalloc_user(pages); //这里分配buf

    3.把缓冲区放入队列

    class="table-box">
     

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    app:ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, xx)

    videobuf_qbuf

    q->ops->buf_prepare(q, buf, field); //调用驱动程序提供的函数做预处理

    list_add_tail(&buf->stream, &q->stream); //把缓冲区放入队列的尾部

    q->ops->buf_queue(q, buf); //用驱动程序提供的"入队列函数"

    4.启动摄像头

    class="table-box">
     

    1

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    app:ioctl(fd, VIDIOC_STREAMON, xx)

    videobuf_streamon

    q->streaming = 1;

    5.用select查询是否有数据

    class="table-box">
     

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    v4l2_poll

    vdev->fops->poll();

    vivi_poll

    videobuf_poll_stream

    buf = list_entry(); //从队列的头部获得buf

    poll_wait(); //如果没有数据则休眠

    vivid_thread_vid_cap //内核进程唤醒

    vivid_thread_vid_cap_tick

    vivid_fillbuff //构造数据

    vb2_buffer_done

    wake_up(); //唤醒进程

    6.有数据后,从队列取出缓冲区

    class="table-box">
     

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    app:ioctl(fd, VIDIOC_DQBUF, xx) //使用VIDIOC_DQBUF获取buf状态

    videobuf_dqbuf

    stream_next_buffer //在队列里获得有数据的缓冲区

    list_del //把它从队列中删掉

    videobuf_status //把这个缓冲区的状态返回给APP

    7.读取对应地址缓冲区
    应用程序根据VIDIOC_DQBUF所得到缓冲区状态,知道是哪一个缓冲区有数据,就去读对应的地址(该地址来自前面的mmap)

    调试技巧:

    1.得到xawtv进行了哪些系统调用:
    sudo strace -o xawtv.log xawtv
    2.在串口终端下,修改打印等级:
    sudo echo "8 4 1 7" >/proc/sys/kernel/printk
    3.当无串口,即前面方法无效时,在SSH登陆时:
    tail -f /var/log/kern.log &
    可实现内核打印增量显示。

    4.编写vivid

    根据前面的分析,简单记录下虚拟视频驱动的编写流程:

    1.注册平台设备和驱动;
    2.probe()函数:
      a.分配video_device
      b.设置video_device,包括:releasefopsioctl_opsv4l2_dev
      c.注册设置video_device
      d.其它:定义/初始化自旋锁/定时器;
    3.填充操作函数v4l2_file_operations:
      a.open():初始buf化队列和设置定时器;
      b.close():删除定时器和释放buf队列;
      c.mmap():调用videobuf_mmap_mapper开辟虚拟内存;
      d.poll():调用videobuf_poll_stream实现poll机制非阻塞访问;
    4.填充操作函数v4l2_ioctl_ops
      前面介绍的11个必须ioctl,几乎都是调用内核提供的API;
    5.填充操作函数videobuf_queue_ops
      对buf进行一些操作;
    6.填充数据:
      利用定时器,不断产生数据并唤醒进程,实现获取到图像采集数据;

    [my_vivid.c]link

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    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include "fillbuf.c"

    /* 队列操作a: 定义自旋锁、定时器、buf队列 */

    static spinlock_t my_vivid_queue_slock;

    static struct timer_list my_vivid_timer;

    static struct videobuf_queue my_vivid_vb_vidqueue;

    static struct list_head my_vivid_vb_local_queue;

    static void my_vivid_timer_function(unsigned long data)

    {

    struct videobuf_buffer *vb;

    void *vbuf;

    struct timeval ts;

    printk("enter %s\n", __func__);

    /* 1. 构造数据: 从队列头部取出第1个videobuf, 填充数据 */

    /* 1.1 从本地队列取出第1个videobuf */

    if (list_empty(&my_vivid_vb_local_queue))

    {

    goto out;

    }

    vb = list_entry(my_vivid_vb_local_queue.next,

    struct videobuf_buffer, queue);

    /* Nobody is waiting on this buffer, return */

    if (!waitqueue_active(&vb->done))

    goto out;

    /* 1.2 填充数据 */

    vbuf = videobuf_to_vmalloc(vb);

    //memset(vbuf, 0xFF, vb->size);

    my_vivid_fillbuff(vb);

    vb->field_count++;

    do_gettimeofday(&ts);

    vb->ts = ts;

    vb->state = VIDEOBUF_DONE;

    /* 1.3 把videobuf从本地队列中删除 */

    list_del(&vb->queue);

    /* 2. 唤醒进程: 唤醒videobuf->done上的进程 */

    wake_up(&vb->done);

    out:

    /* 3. 修改timer的超时时间 : 30fps, 1秒里有30帧数据

    * 每1/30 秒产生一帧数据

    */

    mod_timer(&my_vivid_timer, jiffies + HZ / 30);

    }

    /* 参考documentations/video4linux/v4l2-framework.txt:

    drivers\media\video\videobuf-core.c

    ops->buf_setup - calculates the size of the video buffers and avoid they to waste more than some maximum limit of RAM;

    ops->buf_prepare - fills the video buffer structs and calls videobuf_iolock() to alloc and prepare mmaped memory;

    ops->buf_queue - advices the driver that another buffer were requested (by read() or by QBUF);

    ops->buf_release - frees any buffer that were allocated.

    */

    /* videobuf operations */

    //APP调用ioctl VIDIOC_REQBUFS时会导致此函数被调用,它重新调整count和size

    static int my_vivid_buffer_setup(struct videobuf_queue *vq, unsigned int *count, unsigned int *size)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    *size = my_vivid_format.fmt.pix.sizeimage;

    if (0 == *count)

    *count = 32;

    return 0;

    }

    //APP调用ioctlVIDIOC_QBUF时导致此函数被调用,它会填充video_buffer结构体并调用videobuf_iolock来分配内存

    static int my_vivid_buffer_prepare(struct videobuf_queue *vq, struct videobuf_buffer *vb,

    enum v4l2_field field)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    /* 1. 设置videobuf */

    vb->size = my_vivid_format.fmt.pix.sizeimage;

    vb->bytesperline = my_vivid_format.fmt.pix.bytesperline;

    vb->width = my_vivid_format.fmt.pix.width;

    vb->height = my_vivid_format.fmt.pix.height;

    vb->field = field;

    /* 2. 做些准备工作 */

    my_vivid_precalculate_bars(0);

    /* 3. 设置状态 */

    vb->state = VIDEOBUF_PREPARED;

    return 0;

    }

    /* APP调用ioctl VIDIOC_QBUF时:

    * 1. 先调用buf_prepare进行一些准备工作

    * 2. 把buf放入stream队列

    * 3. 调用buf_queue(起通知、记录作用)

    */

    static void my_vivid_buffer_queue(struct videobuf_queue *vq, struct videobuf_buffer *vb)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    vb->state = VIDEOBUF_QUEUED;

    /* 把videobuf放入本地一个队列尾部

    * 定时器处理函数就可以从本地队列取出videobuf

    */

    list_add_tail(&vb->queue, &my_vivid_vb_local_queue);

    }

    /* APP不再使用队列时, 用它来释放内存 */

    static void my_vivid_buffer_release(struct videobuf_queue *vq,

    struct videobuf_buffer *vb)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    videobuf_vmalloc_free(vb);

    vb->state = VIDEOBUF_NEEDS_INIT;

    }

    static struct videobuf_queue_ops my_vivid_video_qops =

    {

    .buf_setup = my_vivid_buffer_setup, /* 计算大小以免浪费 */

    .buf_prepare = my_vivid_buffer_prepare,

    .buf_queue = my_vivid_buffer_queue,

    .buf_release = my_vivid_buffer_release,

    };

    /* v4l2_file_operations */

    static int my_vivid_open(struct file *file)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    //队列操作c:初始化

    videobuf_queue_vmalloc_init(&my_vivid_vb_vidqueue, &my_vivid_video_qops,

    NULL, &my_vivid_queue_slock, V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE, V4L2_FIELD_INTERLACED,

    sizeof(struct videobuf_buffer), NULL, NULL); /* 倒数第3个参数是buffer的头部大小 */

    my_vivid_timer.expires = jiffies + 1;

    add_timer(&my_vivid_timer);

    return 0;

    }

    static int my_vivid_close(struct file *file)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    del_timer(&my_vivid_timer);

    videobuf_stop(&my_vivid_vb_vidqueue);

    videobuf_mmap_free(&my_vivid_vb_vidqueue);

    return 0;

    }

    static int my_vivid_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    return videobuf_mmap_mapper(&my_vivid_vb_vidqueue, vma);

    }

    static unsigned int my_vivid_poll(struct file *file, struct poll_table_struct *wait)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    return videobuf_poll_stream(file, &my_vivid_vb_vidqueue, wait);

    }

    /* v4l2_ioctl_ops */

    static int my_vivid_vidioc_querycap(struct file *file, void *priv,

    struct v4l2_capability *cap)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    strcpy(cap->driver, "my_vivid");

    strcpy(cap->card, "my_vivid");

    cap->version = 0x0001;

    cap->device_caps = V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE | V4L2_CAP_STREAMING | V4L2_CAP_DEVICE_CAPS;

    cap->capabilities = V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE | V4L2_CAP_STREAMING | V4L2_CAP_DEVICE_CAPS;

    return 0;

    }

    static int my_vivid_vidioc_enum_fmt_vid_cap(struct file *file, void *priv,

    struct v4l2_fmtdesc *f)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    if (f->index >= 1)

    return -EINVAL;

    strcpy(f->description, "4:2:2, packed, YUYV");

    f->pixelformat = V4L2_PIX_FMT_YUYV;

    return 0;

    }

    static int my_vivid_vidioc_g_fmt_vid_cap(struct file *file, void *priv,

    struct v4l2_format *f)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    memcpy(f, &my_vivid_format, sizeof(my_vivid_format));

    return 0;

    }

    static int my_vivid_vidioc_try_fmt_vid_cap(struct file *file, void *priv,

    struct v4l2_format *f)

    {

    unsigned int maxw, maxh;

    enum v4l2_field field;

    printk("enter %s\n", __func__);

    if (f->fmt.pix.pixelformat != V4L2_PIX_FMT_YUYV)

    return -EINVAL;

    field = f->fmt.pix.field;

    if (field == V4L2_FIELD_ANY)

    {

    field = V4L2_FIELD_INTERLACED;

    }

    else if (V4L2_FIELD_INTERLACED != field)

    {

    return -EINVAL;

    }

    maxw = 1024;

    maxh = 768;

    /* 调整format的width, height,

    * 计算bytesperline, sizeimage

    */

    v4l_bound_align_image(&f->fmt.pix.width, 48, maxw, 2,

    &f->fmt.pix.height, 32, maxh, 0, 0);

    f->fmt.pix.bytesperline =

    (f->fmt.pix.width * 16) >> 3;

    f->fmt.pix.sizeimage =

    f->fmt.pix.height * f->fmt.pix.bytesperline;

    return 0;

    }

    static int my_vivid_vidioc_s_fmt_vid_cap(struct file *file, void *priv,

    struct v4l2_format *f)

    {

    int ret;

    printk("enter %s\n", __func__);

    ret = my_vivid_vidioc_try_fmt_vid_cap(file, NULL, f);

    if (ret < 0)

    return ret;

    memcpy(&my_vivid_format, f, sizeof(my_vivid_format));

    return ret;

    }

    static int my_vivid_vidioc_reqbufs(struct file *file, void *priv,

    struct v4l2_requestbuffers *p)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    return (videobuf_reqbufs(&my_vivid_vb_vidqueue, p));

    }

    static int my_vivid_vidioc_querybuf(struct file *file, void *priv, struct v4l2_buffer *p)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    return (videobuf_querybuf(&my_vivid_vb_vidqueue, p));

    }

    static int my_vivid_vidioc_qbuf(struct file *file, void *priv, struct v4l2_buffer *p)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    return (videobuf_qbuf(&my_vivid_vb_vidqueue, p));

    }

    static int my_vivid_vidioc_dqbuf(struct file *file, void *priv, struct v4l2_buffer *p)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    return (videobuf_dqbuf(&my_vivid_vb_vidqueue, p, file->f_flags & O_NONBLOCK));

    }

    static int my_vivid_vidioc_streamon(struct file *file, void *priv, enum v4l2_buf_type i)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    return videobuf_streamon(&my_vivid_vb_vidqueue);

    }

    static int my_vivid_vidioc_streamoff(struct file *file, void *priv, enum v4l2_buf_type i)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    videobuf_streamoff(&my_vivid_vb_vidqueue);

    return 0;

    }

    static const struct v4l2_ioctl_ops my_vivid_ioctl_ops =

    {

    // 表示它是一个摄像头设备

    .vidioc_querycap = my_vivid_vidioc_querycap,

    /* 用于列举、获得、测试、设置摄像头的数据的格式 */

    .vidioc_enum_fmt_vid_cap = my_vivid_vidioc_enum_fmt_vid_cap,

    .vidioc_g_fmt_vid_cap = my_vivid_vidioc_g_fmt_vid_cap,

    .vidioc_try_fmt_vid_cap = my_vivid_vidioc_try_fmt_vid_cap,

    .vidioc_s_fmt_vid_cap = my_vivid_vidioc_s_fmt_vid_cap,

    /* 缓冲区操作: 申请/查询/放入队列/取出队列 */

    .vidioc_reqbufs = my_vivid_vidioc_reqbufs,

    .vidioc_querybuf = my_vivid_vidioc_querybuf,

    .vidioc_qbuf = my_vivid_vidioc_qbuf,

    .vidioc_dqbuf = my_vivid_vidioc_dqbuf,

    // 启动/停止

    .vidioc_streamon = my_vivid_vidioc_streamon,

    .vidioc_streamoff = my_vivid_vidioc_streamoff,

    };

    static const struct v4l2_file_operations my_vivid_fops =

    {

    .owner = THIS_MODULE,

    .open = my_vivid_open,

    .release = my_vivid_close,

    .mmap = my_vivid_mmap,

    .unlocked_ioctl = video_ioctl2, /* V4L2 ioctl handler */

    .poll = my_vivid_poll,

    };

    static struct video_device *my_vivid_dev;

    static struct v4l2_device v4l2_dev;

    static void my_vivid_dev_release(struct video_device *vdev)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    }

    static int my_vivid_probe(struct platform_device *pdev)

    {

    int ret;

    printk("enter %s\n", __func__);

    /* 1.分配一个video_device结构体 */

    my_vivid_dev = video_device_alloc();

    if (NULL == my_vivid_dev)

    {

    printk("Failed to alloc video device (%d)\n", ret);

    return -ENOMEM;

    }

    /* 2.设置 */

    my_vivid_dev->release = my_vivid_dev_release;

    my_vivid_dev->fops = &my_vivid_fops;

    my_vivid_dev->ioctl_ops = &my_vivid_ioctl_ops;

    my_vivid_dev->v4l2_dev = &v4l2_dev;

    //队列操作b:初始化自旋锁

    spin_lock_init(&my_vivid_queue_slock);

    /* 3.注册 */

    ret = video_register_device(my_vivid_dev, VFL_TYPE_GRABBER, -1);

    if (ret)

    {

    printk("Failed to register as video device (%d)\n", ret);

    goto err_register_dev;

    }

    //用定时器产生数据并唤醒进程

    init_timer(&my_vivid_timer);

    my_vivid_timer.function = my_vivid_timer_function;

    INIT_LIST_HEAD(&my_vivid_vb_local_queue);

    return 0;

    err_register_dev:

    video_device_release(my_vivid_dev);

    return -ENODEV;

    }

    static int my_vivid_remove(struct platform_device *pdev)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    v4l2_device_unregister(my_vivid_dev->v4l2_dev);

    video_device_release(my_vivid_dev);

    return 0;

    }

    static void my_vivid_pdev_release(struct device *dev)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    }

    static struct platform_device my_vivid_pdev =

    {

    .name = "my_vivid",

    .dev.release = my_vivid_pdev_release,

    };

    static struct platform_driver my_vivid_pdrv =

    {

    .probe = my_vivid_probe,

    .remove = my_vivid_remove,

    .driver = {

    .name = "my_vivid",

    },

    };

    static int my_vivid_init(void)

    {

    int ret;

    printk("enter %s\n", __func__);

    ret = platform_device_register(&my_vivid_pdev);

    if (ret)

    return ret;

    ret = platform_driver_register(&my_vivid_pdrv);

    if (ret)

    platform_device_unregister(&my_vivid_pdev);

    return ret;

    }

    static void my_vivid_exit(void)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    platform_driver_unregister(&my_vivid_pdrv);

    platform_device_unregister(&my_vivid_pdev);

    }

    module_init(my_vivid_init);

    module_exit(my_vivid_exit);

    MODULE_LICENSE("GPL");

    MODULE_AUTHOR("hceng ");

    MODULE_DESCRIPTION("A Virtual Video Test Code For Learn.");

    MODULE_ALIAS("My vivid");

    MODULE_VERSION("V1.0");

    5.测试效果

    重新编译驱动,加载新驱动:

    class="table-box">
     

    1

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    3

     

    sudo modprobe vivid

    sudo rmmod vivid

    sudo insmod my_vivid.ko

    实测还差两个驱动依赖:

    class="table-box">
     

    1

    2

     

    sudo insmod /lib/modules/4.4.0-116-generic/kernel/drivers/media/v4l2-core/videobuf-core.ko

    sudo insmod /lib/modules/4.4.0-116-generic/kernel/drivers/media/v4l2-core/videobuf-vmalloc.ko

    运行xawtv

    参考资料:
    韦东山第三期项目视频_摄像头

    data-report-view="{"mod":"1585297308_001","spm":"1001.2101.3001.6548","dest":"https://blog.csdn.net/seiyaaa/article/details/120199720","extend1":"pc","ab":"new"}">>
    id="article_content" class="article_content clearfix"> id="content_views" class="htmledit_views">

    Linux摄像头驱动学习第一篇,对虚拟视频驱动Virtual Video Driver(vivid)进行测试、分析、编写。

    V4L2(Video for Linux two)是Linux内核中关于视频设备的内核驱动框架,为上层的访问底层的视频设备提供了统一的接口。

    V4L2可以支持多种设备,它可以有以下几种接口:

    1. Video capture interface(视频采集接口):从摄像头等设备上获取视频数据,是V4L2设计最初功能;
    2. Video output interface(视频输出接口):驱动计算机的外围视频、图像显示设备;
    3. Video overlay interface(直接传输视频接口):把从视频采集设备采集过来的信号直接输出到输出设备之上,而不用经过CPU;
    4. Video output overlay device(视频输出覆盖设备):也被称为OSD(On-Screen Display),即在显示画面上叠加一层显示,比如菜单设置界面;
    5. VBI interface(视频间隔消隐信号接口):提供对VBI(Vertical Blanking Interval)数据的控制,它可以使应用可以访问传输消隐期的视频信号;
    6. Radio interface(收音机接口):处理从AM或FM高频头设备接收来的音频流;

    1.V4L2框架分析

    2.测试vivid

    这里目的先加载vivid驱动,然后运行应用程序调用vivid驱动,初步体验效果。

    2.1加载驱动

    先在Ubuntu16.04上输入uname -a,可以得到当前Ubuntu内核版本号:

    class="table-box">
     

    1

     

    Linux ubuntu 4.4.0-116-generic #140-Ubuntu SMP Mon Feb 12 21:23:04 UTC 2018 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

    当前内核版本是4.4.0-116-generic,然后去Linux内核官网下载对应的内核,提取出其中的linux-4.13.9/drivers/media/文件夹。

    修改media/platform/vivid/下的Makefile:

    class="table-box">
     

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    KERN_DIR = /usr/src/linux-headers-4.4.0-116-generic

    vivid-objs := vivid-core.o vivid-ctrls.o vivid-vid-common.o vivid-vbi-gen.o \

    vivid-vid-cap.o vivid-vid-out.o vivid-kthread-cap.o vivid-kthread-out.o \

    vivid-radio-rx.o vivid-radio-tx.o vivid-radio-common.o \

    vivid-rds-gen.o vivid-sdr-cap.o vivid-vbi-cap.o vivid-vbi-out.o \

    vivid-osd.o vivid-tpg.o vivid-tpg-colors.o

    all:

    make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules

    clean:

    make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean

    rm -rf modules.order

    obj-$(CONFIG_VIDEO_VIVID) += vivid.o

    然后执行make编译,获得vivid.ko
    此时加载模块sudo insmod vivid.ko,发现报错如下:

    class="table-box">
     

    1

     

    insmod: ERROR: could not insert module vivid.ko: Unknown symbol in module

    原因是模块中的一些依赖函数的模块,没有加载,通过dmesg命令,可以看到很多函数:

    class="table-box">
     

    1

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    8

     

    [ 488.786285] vivid: Unknown symbol vb2_queue_init (err 0)

    [ 488.786295] vivid: Unknown symbol v4l2_ctrl_poll (err 0)

    [ 488.786304] vivid: Unknown symbol v4l2_enum_dv_timings_cap (err 0)

    [ 488.786314] vivid: Unknown symbol video_ioctl2 (err 0)

    [ 488.786364] vivid: Unknown symbol v4l2_get_timestamp (err 0)

    [ 488.786389] vivid: Unknown symbol v4l2_device_put (err 0)

    [ 488.786418] vivid: Unknown symbol vb2_ioctl_streamoff (err 0)

    …………

    需要先加载这些函数所在的模块才行。
    这里有两个方法:
    一是找到函数对应的文件,修改Makefile,编译出来,先加载。
    二是找到函数对应的文件,其实模块都已经编译好了,路径在/lib/modules/4.4.0-116-generic/kernel/drivers/media/v4l2-core/里面,直接加载即可。

    这两种方式都需要慢慢找对应的文件,比较麻烦,直接:

    class="table-box">
     

    1

    2

    3

     

    sudo modprobe vivid //安装自带vivid及依赖

    sudo rmmod vivid //卸载自带的vivid

    sudo insmod ./vivid.ko //安装自己编译的vivid.ko

    这里先使用modprobr加载vivid,会将其依赖一并加载,然后再卸载vivid,最后加载上我们编译的vivid.ko

    这里为什么使用自己编译的vivid.ko,而不使用自带的?
    因为后面修改vivid源码后,重新加载修改后的驱动,才知道修改后的效果。

    2.2应用程序

    Linux摄像头测试软件webcam、spcaview、luvcview、xawtv等,经测试,luvcviewxawtv比较靠谱。

    这里加载vivid驱动后,运行xawtv效果如下:


     

    3.分析vivid

    第一次接触V4L2,直接对内核提供的Virtual Video Driver(vivid)进行分析,只要熟悉了vivid,后续再对摄像头再进行分析,就会轻松很多。

    vivid是内核提供的一个虚拟机的视频设备驱动,内核提供的vivid源码在linux-4.13.9/drivers/media/platform/vivid/

    3.1 初始化、注册分析

    vivid_init()里分别注册了vivid_pdevvivid_pdrv,注册后,由于两者name一致,则会调用probe()。在probe()里面主要进行初始化、注册等相关流程。

    可以看到,在probe()里,会调用vivid_create_instance(),让后在里面先分配一个video_device,然后设置video_device,包括操作函数opsioctl操作函数,设备等。
    然后对ctrl属性进行详细的设置,最后注册video_device,和进行常规的字符设备注册。

    因此,写摄像头驱动程序的流程如下:

    1. 分配video_device:video_device_alloc()kzalloc()
    2. 设置video_device:.fops.ioctl_opsdev
    3. 注册video_device: video_register_device()

    3.2 操作函数分析

    再来看看操作函数是如何调用的:

    当应用层open()/read()/write()操作/dev/videox时,先找到v4l2_fops
    然后调用v4l2_open/v4l2_read/v4l2_write(drivers/media/v4l2-core/v4l2-dev.c),
    再通过video_devdata根据次设备号从数组中得到video_device,再找到vivid_fops里对应的操作函数。

    ioctl的前面流程类似,后面通过video_usercopy()获取传入的ioctl类型,找到对应ioctl_ops,调用不同的ioctl

    3.3 ioctl_ops分析

    摄像头驱动有众多的ioctl,这些ioctl实现了对设备的控制:

    class="table-box">
     

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    122

     

    static const struct v4l2_ioctl_ops vivid_ioctl_ops = {

    /* 表示它是一个摄像头设备 */

    .vidioc_querycap = vidioc_querycap,

    /* 摄像头数据格式的操作 */

    .vidioc_enum_fmt_vid_cap = vidioc_enum_fmt_vid, //列举格式

    .vidioc_g_fmt_vid_cap = vidioc_g_fmt_vid_cap, //获取格式

    .vidioc_try_fmt_vid_cap = vidioc_try_fmt_vid_cap, //测试格式

    .vidioc_s_fmt_vid_cap = vidioc_s_fmt_vid_cap, //设置格式

    /* 支持multi-planar */

    .vidioc_enum_fmt_vid_cap_mplane = vidioc_enum_fmt_vid_mplane,

    .vidioc_g_fmt_vid_cap_mplane = vidioc_g_fmt_vid_cap_mplane,

    .vidioc_try_fmt_vid_cap_mplane = vidioc_try_fmt_vid_cap_mplane,

    .vidioc_s_fmt_vid_cap_mplane = vidioc_s_fmt_vid_cap_mplane,

    /* 数据输出操作 */

    .vidioc_enum_fmt_vid_out = vidioc_enum_fmt_vid, //枚举输出格式

    .vidioc_g_fmt_vid_out = vidioc_g_fmt_vid_out, //获取输出格式

    .vidioc_try_fmt_vid_out = vidioc_try_fmt_vid_out, //测试输出格式

    .vidioc_s_fmt_vid_out = vidioc_s_fmt_vid_out, //设置输出格式

    /* 支持multi-planar */

    .vidioc_enum_fmt_vid_out_mplane = vidioc_enum_fmt_vid_mplane,

    .vidioc_g_fmt_vid_out_mplane = vidioc_g_fmt_vid_out_mplane,

    .vidioc_try_fmt_vid_out_mplane = vidioc_try_fmt_vid_out_mplane,

    .vidioc_s_fmt_vid_out_mplane = vidioc_s_fmt_vid_out_mplane,

    .vidioc_g_selection = vidioc_g_selection, //获取选择矩形

    .vidioc_s_selection = vidioc_s_selection, //设置选择矩形

    .vidioc_cropcap = vidioc_cropcap, //查询裁剪限制

    .vidioc_g_fmt_vbi_cap = vidioc_g_fmt_vbi_cap, //获取指向原始数据VBI的指针

    .vidioc_try_fmt_vbi_cap = vidioc_g_fmt_vbi_cap,

    .vidioc_s_fmt_vbi_cap = vidioc_s_fmt_vbi_cap,

    .vidioc_g_fmt_sliced_vbi_cap = vidioc_g_fmt_sliced_vbi_cap,

    .vidioc_try_fmt_sliced_vbi_cap = vidioc_try_fmt_sliced_vbi_cap,

    .vidioc_s_fmt_sliced_vbi_cap = vidioc_s_fmt_sliced_vbi_cap,

    .vidioc_g_sliced_vbi_cap = vidioc_g_sliced_vbi_cap,

    .vidioc_g_fmt_vbi_out = vidioc_g_fmt_vbi_out,

    .vidioc_try_fmt_vbi_out = vidioc_g_fmt_vbi_out,

    .vidioc_s_fmt_vbi_out = vidioc_s_fmt_vbi_out,

    .vidioc_g_fmt_sliced_vbi_out = vidioc_g_fmt_sliced_vbi_out,

    .vidioc_try_fmt_sliced_vbi_out = vidioc_try_fmt_sliced_vbi_out,

    .vidioc_s_fmt_sliced_vbi_out = vidioc_s_fmt_sliced_vbi_out,

    .vidioc_enum_fmt_sdr_cap = vidioc_enum_fmt_sdr_cap,

    .vidioc_g_fmt_sdr_cap = vidioc_g_fmt_sdr_cap,

    .vidioc_try_fmt_sdr_cap = vidioc_try_fmt_sdr_cap,

    .vidioc_s_fmt_sdr_cap = vidioc_s_fmt_sdr_cap,

    .vidioc_overlay = vidioc_overlay,

    .vidioc_enum_framesizes = vidioc_enum_framesizes,

    .vidioc_enum_frameintervals = vidioc_enum_frameintervals,

    .vidioc_g_parm = vidioc_g_parm,

    .vidioc_s_parm = vidioc_s_parm,

    .vidioc_enum_fmt_vid_overlay = vidioc_enum_fmt_vid_overlay,

    .vidioc_g_fmt_vid_overlay = vidioc_g_fmt_vid_overlay,

    .vidioc_try_fmt_vid_overlay = vidioc_try_fmt_vid_overlay,

    .vidioc_s_fmt_vid_overlay = vidioc_s_fmt_vid_overlay,

    .vidioc_g_fmt_vid_out_overlay = vidioc_g_fmt_vid_out_overlay,

    .vidioc_try_fmt_vid_out_overlay = vidioc_try_fmt_vid_out_overlay,

    .vidioc_s_fmt_vid_out_overlay = vidioc_s_fmt_vid_out_overlay,

    .vidioc_g_fbuf = vidioc_g_fbuf,

    .vidioc_s_fbuf = vidioc_s_fbuf,

    /* 缓冲区操作 */

    .vidioc_reqbufs = vb2_ioctl_reqbufs, //申请

    .vidioc_create_bufs = vb2_ioctl_create_bufs, //创建

    .vidioc_prepare_buf = vb2_ioctl_prepare_buf, //准备

    .vidioc_querybuf = vb2_ioctl_querybuf, //查询

    .vidioc_qbuf = vb2_ioctl_qbuf, //放入

    .vidioc_dqbuf = vb2_ioctl_dqbuf, //取出

    .vidioc_expbuf = vb2_ioctl_expbuf, //导出

    .vidioc_streamon = vb2_ioctl_streamon, //启动

    .vidioc_streamoff = vb2_ioctl_streamoff, //停止

    /* 输入源操作 */

    .vidioc_enum_input = vidioc_enum_input, //枚举输入源

    .vidioc_g_input = vidioc_g_input, //获取输入源

    .vidioc_s_input = vidioc_s_input, //设置输入源

    .vidioc_s_audio = vidioc_s_audio, //设置音频

    .vidioc_g_audio = vidioc_g_audio, //获取音频

    .vidioc_enumaudio = vidioc_enumaudio, //枚举音频

    .vidioc_s_frequency = vidioc_s_frequency, //设置频率

    .vidioc_g_frequency = vidioc_g_frequency, //获取输入源

    .vidioc_s_tuner = vidioc_s_tuner, //设置调谐器

    .vidioc_g_tuner = vidioc_g_tuner, //获取调谐器

    .vidioc_s_modulator = vidioc_s_modulator, //设置调制器

    .vidioc_g_modulator = vidioc_g_modulator, //获取调制器

    .vidioc_s_hw_freq_seek = vidioc_s_hw_freq_seek, //硬件频率搜索

    .vidioc_enum_freq_bands = vidioc_enum_freq_bands, //枚举调谐器或调制器支持的频段

    /* 输出端操作 */

    .vidioc_enum_output = vidioc_enum_output, //枚举视频输出端

    .vidioc_g_output = vidioc_g_output, //获取视频输出

    .vidioc_s_output = vidioc_s_output, //设置视频输出

    .vidioc_s_audout = vidioc_s_audout, //设置音频输出

    .vidioc_g_audout = vidioc_g_audout, //获取音频输出

    .vidioc_enumaudout = vidioc_enumaudout, //枚举视频输出端

    /* 制式操作 */

    .vidioc_querystd = vidioc_querystd, //查询制式

    .vidioc_g_std = vidioc_g_std, //获取制式

    .vidioc_s_std = vidioc_s_std, //设置制式

    .vidioc_s_dv_timings = vidioc_s_dv_timings, //设置DV时序

    .vidioc_g_dv_timings = vidioc_g_dv_timings, //获取DV时序

    .vidioc_query_dv_timings = vidioc_query_dv_timings, //查询DV时序

    .vidioc_enum_dv_timings = vidioc_enum_dv_timings, //枚举DV时序

    .vidioc_dv_timings_cap = vidioc_dv_timings_cap, //查询DV应用程序功能

    .vidioc_g_edid = vidioc_g_edid, //获取EDID数据块

    .vidioc_s_edid = vidioc_s_edid, //设置EDID数据块

    /* 调试操作 */

    .vidioc_log_status = vidioc_log_status, //输出设备状态到内核日志

    .vidioc_subscribe_event = vidioc_subscribe_event, //订阅V4L2事件

    .vidioc_unsubscribe_event = v4l2_event_unsubscribe, //取消订阅V4L2事件

    };

    提取出11个必须的ioctl:

    class="table-box">
     

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    /* 表示它是一个摄像头设备 */

    .vidioc_querycap = vidioc_querycap,

    /* 摄像头数据格式的操作 */

    .vidioc_enum_fmt_vid_cap = vidioc_enum_fmt_vid, //列举格式

    .vidioc_g_fmt_vid_cap = vidioc_g_fmt_vid_cap, //获取格式

    .vidioc_try_fmt_vid_cap = vidioc_try_fmt_vid_cap, //测试格式

    .vidioc_s_fmt_vid_cap = vidioc_s_fmt_vid_cap, //设置格式

    /* 缓冲区操作 */

    .vidioc_reqbufs = vb2_ioctl_reqbufs, //申请

    .vidioc_querybuf = vb2_ioctl_querybuf, //查询

    .vidioc_qbuf = vb2_ioctl_qbuf, //放入

    .vidioc_dqbuf = vb2_ioctl_dqbuf, //取出

    .vidioc_streamon = vb2_ioctl_streamon, //启动

    .vidioc_streamoff = vb2_ioctl_streamoff, //停止

    3.4 数据获取过程分析

    1.请求分配缓冲区

    class="table-box">
     

    1

    2

     

    app:ioctl(fd, VIDIOC_REQBUFS, xx)

    videobuf_reqbufs(vdev->queue, p->memory, &p->count);//没分配真正buf

    2.查询映射缓冲区

    class="table-box">
     

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    app:ioctl(fd, VIDIOC_QUERYBUF, xx)

    videobuf_querybuf //获得buf的数据格式、大小、每一行长度、高度

    v4l2_mmap

    vb2_fop_mmap

    videobuf_mmap_mapper

    __videobuf_mmap_mapper

    mem->vaddr = vmalloc_user(pages); //这里分配buf

    3.把缓冲区放入队列

    class="table-box">
     

    1

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    3

    4

    5

     

    app:ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, xx)

    videobuf_qbuf

    q->ops->buf_prepare(q, buf, field); //调用驱动程序提供的函数做预处理

    list_add_tail(&buf->stream, &q->stream); //把缓冲区放入队列的尾部

    q->ops->buf_queue(q, buf); //用驱动程序提供的"入队列函数"

    4.启动摄像头

    class="table-box">
     

    1

    2

    3

     

    app:ioctl(fd, VIDIOC_STREAMON, xx)

    videobuf_streamon

    q->streaming = 1;

    5.用select查询是否有数据

    class="table-box">
     

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    v4l2_poll

    vdev->fops->poll();

    vivi_poll

    videobuf_poll_stream

    buf = list_entry(); //从队列的头部获得buf

    poll_wait(); //如果没有数据则休眠

    vivid_thread_vid_cap //内核进程唤醒

    vivid_thread_vid_cap_tick

    vivid_fillbuff //构造数据

    vb2_buffer_done

    wake_up(); //唤醒进程

    6.有数据后,从队列取出缓冲区

    class="table-box">
     

    1

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    3

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    5

     

    app:ioctl(fd, VIDIOC_DQBUF, xx) //使用VIDIOC_DQBUF获取buf状态

    videobuf_dqbuf

    stream_next_buffer //在队列里获得有数据的缓冲区

    list_del //把它从队列中删掉

    videobuf_status //把这个缓冲区的状态返回给APP

    7.读取对应地址缓冲区
    应用程序根据VIDIOC_DQBUF所得到缓冲区状态,知道是哪一个缓冲区有数据,就去读对应的地址(该地址来自前面的mmap)

    调试技巧:

    1.得到xawtv进行了哪些系统调用:
    sudo strace -o xawtv.log xawtv
    2.在串口终端下,修改打印等级:
    sudo echo "8 4 1 7" >/proc/sys/kernel/printk
    3.当无串口,即前面方法无效时,在SSH登陆时:
    tail -f /var/log/kern.log &
    可实现内核打印增量显示。

    4.编写vivid

    根据前面的分析,简单记录下虚拟视频驱动的编写流程:

    1.注册平台设备和驱动;
    2.probe()函数:
      a.分配video_device
      b.设置video_device,包括:releasefopsioctl_opsv4l2_dev
      c.注册设置video_device
      d.其它:定义/初始化自旋锁/定时器;
    3.填充操作函数v4l2_file_operations:
      a.open():初始buf化队列和设置定时器;
      b.close():删除定时器和释放buf队列;
      c.mmap():调用videobuf_mmap_mapper开辟虚拟内存;
      d.poll():调用videobuf_poll_stream实现poll机制非阻塞访问;
    4.填充操作函数v4l2_ioctl_ops
      前面介绍的11个必须ioctl,几乎都是调用内核提供的API;
    5.填充操作函数videobuf_queue_ops
      对buf进行一些操作;
    6.填充数据:
      利用定时器,不断产生数据并唤醒进程,实现获取到图像采集数据;

    [my_vivid.c]link

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    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include "fillbuf.c"

    /* 队列操作a: 定义自旋锁、定时器、buf队列 */

    static spinlock_t my_vivid_queue_slock;

    static struct timer_list my_vivid_timer;

    static struct videobuf_queue my_vivid_vb_vidqueue;

    static struct list_head my_vivid_vb_local_queue;

    static void my_vivid_timer_function(unsigned long data)

    {

    struct videobuf_buffer *vb;

    void *vbuf;

    struct timeval ts;

    printk("enter %s\n", __func__);

    /* 1. 构造数据: 从队列头部取出第1个videobuf, 填充数据 */

    /* 1.1 从本地队列取出第1个videobuf */

    if (list_empty(&my_vivid_vb_local_queue))

    {

    goto out;

    }

    vb = list_entry(my_vivid_vb_local_queue.next,

    struct videobuf_buffer, queue);

    /* Nobody is waiting on this buffer, return */

    if (!waitqueue_active(&vb->done))

    goto out;

    /* 1.2 填充数据 */

    vbuf = videobuf_to_vmalloc(vb);

    //memset(vbuf, 0xFF, vb->size);

    my_vivid_fillbuff(vb);

    vb->field_count++;

    do_gettimeofday(&ts);

    vb->ts = ts;

    vb->state = VIDEOBUF_DONE;

    /* 1.3 把videobuf从本地队列中删除 */

    list_del(&vb->queue);

    /* 2. 唤醒进程: 唤醒videobuf->done上的进程 */

    wake_up(&vb->done);

    out:

    /* 3. 修改timer的超时时间 : 30fps, 1秒里有30帧数据

    * 每1/30 秒产生一帧数据

    */

    mod_timer(&my_vivid_timer, jiffies + HZ / 30);

    }

    /* 参考documentations/video4linux/v4l2-framework.txt:

    drivers\media\video\videobuf-core.c

    ops->buf_setup - calculates the size of the video buffers and avoid they to waste more than some maximum limit of RAM;

    ops->buf_prepare - fills the video buffer structs and calls videobuf_iolock() to alloc and prepare mmaped memory;

    ops->buf_queue - advices the driver that another buffer were requested (by read() or by QBUF);

    ops->buf_release - frees any buffer that were allocated.

    */

    /* videobuf operations */

    //APP调用ioctl VIDIOC_REQBUFS时会导致此函数被调用,它重新调整count和size

    static int my_vivid_buffer_setup(struct videobuf_queue *vq, unsigned int *count, unsigned int *size)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    *size = my_vivid_format.fmt.pix.sizeimage;

    if (0 == *count)

    *count = 32;

    return 0;

    }

    //APP调用ioctlVIDIOC_QBUF时导致此函数被调用,它会填充video_buffer结构体并调用videobuf_iolock来分配内存

    static int my_vivid_buffer_prepare(struct videobuf_queue *vq, struct videobuf_buffer *vb,

    enum v4l2_field field)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    /* 1. 设置videobuf */

    vb->size = my_vivid_format.fmt.pix.sizeimage;

    vb->bytesperline = my_vivid_format.fmt.pix.bytesperline;

    vb->width = my_vivid_format.fmt.pix.width;

    vb->height = my_vivid_format.fmt.pix.height;

    vb->field = field;

    /* 2. 做些准备工作 */

    my_vivid_precalculate_bars(0);

    /* 3. 设置状态 */

    vb->state = VIDEOBUF_PREPARED;

    return 0;

    }

    /* APP调用ioctl VIDIOC_QBUF时:

    * 1. 先调用buf_prepare进行一些准备工作

    * 2. 把buf放入stream队列

    * 3. 调用buf_queue(起通知、记录作用)

    */

    static void my_vivid_buffer_queue(struct videobuf_queue *vq, struct videobuf_buffer *vb)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    vb->state = VIDEOBUF_QUEUED;

    /* 把videobuf放入本地一个队列尾部

    * 定时器处理函数就可以从本地队列取出videobuf

    */

    list_add_tail(&vb->queue, &my_vivid_vb_local_queue);

    }

    /* APP不再使用队列时, 用它来释放内存 */

    static void my_vivid_buffer_release(struct videobuf_queue *vq,

    struct videobuf_buffer *vb)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    videobuf_vmalloc_free(vb);

    vb->state = VIDEOBUF_NEEDS_INIT;

    }

    static struct videobuf_queue_ops my_vivid_video_qops =

    {

    .buf_setup = my_vivid_buffer_setup, /* 计算大小以免浪费 */

    .buf_prepare = my_vivid_buffer_prepare,

    .buf_queue = my_vivid_buffer_queue,

    .buf_release = my_vivid_buffer_release,

    };

    /* v4l2_file_operations */

    static int my_vivid_open(struct file *file)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    //队列操作c:初始化

    videobuf_queue_vmalloc_init(&my_vivid_vb_vidqueue, &my_vivid_video_qops,

    NULL, &my_vivid_queue_slock, V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE, V4L2_FIELD_INTERLACED,

    sizeof(struct videobuf_buffer), NULL, NULL); /* 倒数第3个参数是buffer的头部大小 */

    my_vivid_timer.expires = jiffies + 1;

    add_timer(&my_vivid_timer);

    return 0;

    }

    static int my_vivid_close(struct file *file)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    del_timer(&my_vivid_timer);

    videobuf_stop(&my_vivid_vb_vidqueue);

    videobuf_mmap_free(&my_vivid_vb_vidqueue);

    return 0;

    }

    static int my_vivid_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    return videobuf_mmap_mapper(&my_vivid_vb_vidqueue, vma);

    }

    static unsigned int my_vivid_poll(struct file *file, struct poll_table_struct *wait)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    return videobuf_poll_stream(file, &my_vivid_vb_vidqueue, wait);

    }

    /* v4l2_ioctl_ops */

    static int my_vivid_vidioc_querycap(struct file *file, void *priv,

    struct v4l2_capability *cap)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    strcpy(cap->driver, "my_vivid");

    strcpy(cap->card, "my_vivid");

    cap->version = 0x0001;

    cap->device_caps = V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE | V4L2_CAP_STREAMING | V4L2_CAP_DEVICE_CAPS;

    cap->capabilities = V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE | V4L2_CAP_STREAMING | V4L2_CAP_DEVICE_CAPS;

    return 0;

    }

    static int my_vivid_vidioc_enum_fmt_vid_cap(struct file *file, void *priv,

    struct v4l2_fmtdesc *f)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    if (f->index >= 1)

    return -EINVAL;

    strcpy(f->description, "4:2:2, packed, YUYV");

    f->pixelformat = V4L2_PIX_FMT_YUYV;

    return 0;

    }

    static int my_vivid_vidioc_g_fmt_vid_cap(struct file *file, void *priv,

    struct v4l2_format *f)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    memcpy(f, &my_vivid_format, sizeof(my_vivid_format));

    return 0;

    }

    static int my_vivid_vidioc_try_fmt_vid_cap(struct file *file, void *priv,

    struct v4l2_format *f)

    {

    unsigned int maxw, maxh;

    enum v4l2_field field;

    printk("enter %s\n", __func__);

    if (f->fmt.pix.pixelformat != V4L2_PIX_FMT_YUYV)

    return -EINVAL;

    field = f->fmt.pix.field;

    if (field == V4L2_FIELD_ANY)

    {

    field = V4L2_FIELD_INTERLACED;

    }

    else if (V4L2_FIELD_INTERLACED != field)

    {

    return -EINVAL;

    }

    maxw = 1024;

    maxh = 768;

    /* 调整format的width, height,

    * 计算bytesperline, sizeimage

    */

    v4l_bound_align_image(&f->fmt.pix.width, 48, maxw, 2,

    &f->fmt.pix.height, 32, maxh, 0, 0);

    f->fmt.pix.bytesperline =

    (f->fmt.pix.width * 16) >> 3;

    f->fmt.pix.sizeimage =

    f->fmt.pix.height * f->fmt.pix.bytesperline;

    return 0;

    }

    static int my_vivid_vidioc_s_fmt_vid_cap(struct file *file, void *priv,

    struct v4l2_format *f)

    {

    int ret;

    printk("enter %s\n", __func__);

    ret = my_vivid_vidioc_try_fmt_vid_cap(file, NULL, f);

    if (ret < 0)

    return ret;

    memcpy(&my_vivid_format, f, sizeof(my_vivid_format));

    return ret;

    }

    static int my_vivid_vidioc_reqbufs(struct file *file, void *priv,

    struct v4l2_requestbuffers *p)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    return (videobuf_reqbufs(&my_vivid_vb_vidqueue, p));

    }

    static int my_vivid_vidioc_querybuf(struct file *file, void *priv, struct v4l2_buffer *p)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    return (videobuf_querybuf(&my_vivid_vb_vidqueue, p));

    }

    static int my_vivid_vidioc_qbuf(struct file *file, void *priv, struct v4l2_buffer *p)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    return (videobuf_qbuf(&my_vivid_vb_vidqueue, p));

    }

    static int my_vivid_vidioc_dqbuf(struct file *file, void *priv, struct v4l2_buffer *p)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    return (videobuf_dqbuf(&my_vivid_vb_vidqueue, p, file->f_flags & O_NONBLOCK));

    }

    static int my_vivid_vidioc_streamon(struct file *file, void *priv, enum v4l2_buf_type i)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    return videobuf_streamon(&my_vivid_vb_vidqueue);

    }

    static int my_vivid_vidioc_streamoff(struct file *file, void *priv, enum v4l2_buf_type i)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    videobuf_streamoff(&my_vivid_vb_vidqueue);

    return 0;

    }

    static const struct v4l2_ioctl_ops my_vivid_ioctl_ops =

    {

    // 表示它是一个摄像头设备

    .vidioc_querycap = my_vivid_vidioc_querycap,

    /* 用于列举、获得、测试、设置摄像头的数据的格式 */

    .vidioc_enum_fmt_vid_cap = my_vivid_vidioc_enum_fmt_vid_cap,

    .vidioc_g_fmt_vid_cap = my_vivid_vidioc_g_fmt_vid_cap,

    .vidioc_try_fmt_vid_cap = my_vivid_vidioc_try_fmt_vid_cap,

    .vidioc_s_fmt_vid_cap = my_vivid_vidioc_s_fmt_vid_cap,

    /* 缓冲区操作: 申请/查询/放入队列/取出队列 */

    .vidioc_reqbufs = my_vivid_vidioc_reqbufs,

    .vidioc_querybuf = my_vivid_vidioc_querybuf,

    .vidioc_qbuf = my_vivid_vidioc_qbuf,

    .vidioc_dqbuf = my_vivid_vidioc_dqbuf,

    // 启动/停止

    .vidioc_streamon = my_vivid_vidioc_streamon,

    .vidioc_streamoff = my_vivid_vidioc_streamoff,

    };

    static const struct v4l2_file_operations my_vivid_fops =

    {

    .owner = THIS_MODULE,

    .open = my_vivid_open,

    .release = my_vivid_close,

    .mmap = my_vivid_mmap,

    .unlocked_ioctl = video_ioctl2, /* V4L2 ioctl handler */

    .poll = my_vivid_poll,

    };

    static struct video_device *my_vivid_dev;

    static struct v4l2_device v4l2_dev;

    static void my_vivid_dev_release(struct video_device *vdev)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    }

    static int my_vivid_probe(struct platform_device *pdev)

    {

    int ret;

    printk("enter %s\n", __func__);

    /* 1.分配一个video_device结构体 */

    my_vivid_dev = video_device_alloc();

    if (NULL == my_vivid_dev)

    {

    printk("Failed to alloc video device (%d)\n", ret);

    return -ENOMEM;

    }

    /* 2.设置 */

    my_vivid_dev->release = my_vivid_dev_release;

    my_vivid_dev->fops = &my_vivid_fops;

    my_vivid_dev->ioctl_ops = &my_vivid_ioctl_ops;

    my_vivid_dev->v4l2_dev = &v4l2_dev;

    //队列操作b:初始化自旋锁

    spin_lock_init(&my_vivid_queue_slock);

    /* 3.注册 */

    ret = video_register_device(my_vivid_dev, VFL_TYPE_GRABBER, -1);

    if (ret)

    {

    printk("Failed to register as video device (%d)\n", ret);

    goto err_register_dev;

    }

    //用定时器产生数据并唤醒进程

    init_timer(&my_vivid_timer);

    my_vivid_timer.function = my_vivid_timer_function;

    INIT_LIST_HEAD(&my_vivid_vb_local_queue);

    return 0;

    err_register_dev:

    video_device_release(my_vivid_dev);

    return -ENODEV;

    }

    static int my_vivid_remove(struct platform_device *pdev)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    v4l2_device_unregister(my_vivid_dev->v4l2_dev);

    video_device_release(my_vivid_dev);

    return 0;

    }

    static void my_vivid_pdev_release(struct device *dev)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    }

    static struct platform_device my_vivid_pdev =

    {

    .name = "my_vivid",

    .dev.release = my_vivid_pdev_release,

    };

    static struct platform_driver my_vivid_pdrv =

    {

    .probe = my_vivid_probe,

    .remove = my_vivid_remove,

    .driver = {

    .name = "my_vivid",

    },

    };

    static int my_vivid_init(void)

    {

    int ret;

    printk("enter %s\n", __func__);

    ret = platform_device_register(&my_vivid_pdev);

    if (ret)

    return ret;

    ret = platform_driver_register(&my_vivid_pdrv);

    if (ret)

    platform_device_unregister(&my_vivid_pdev);

    return ret;

    }

    static void my_vivid_exit(void)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    platform_driver_unregister(&my_vivid_pdrv);

    platform_device_unregister(&my_vivid_pdev);

    }

    module_init(my_vivid_init);

    module_exit(my_vivid_exit);

    MODULE_LICENSE("GPL");

    MODULE_AUTHOR("hceng ");

    MODULE_DESCRIPTION("A Virtual Video Test Code For Learn.");

    MODULE_ALIAS("My vivid");

    MODULE_VERSION("V1.0");

    5.测试效果

    重新编译驱动,加载新驱动:

    class="table-box">
     

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    sudo modprobe vivid

    sudo rmmod vivid

    sudo insmod my_vivid.ko

    实测还差两个驱动依赖:

    class="table-box">
     

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    sudo insmod /lib/modules/4.4.0-116-generic/kernel/drivers/media/v4l2-core/videobuf-core.ko

    sudo insmod /lib/modules/4.4.0-116-generic/kernel/drivers/media/v4l2-core/videobuf-vmalloc.ko

    运行xawtv

    参考资料:
    韦东山第三期项目视频_摄像头

    data-report-view="{"mod":"1585297308_001","spm":"1001.2101.3001.6548","dest":"https://blog.csdn.net/seiyaaa/article/details/120199720","extend1":"pc","ab":"new"}">>
    id="article_content" class="article_content clearfix"> id="content_views" class="htmledit_views">

    Linux摄像头驱动学习第一篇,对虚拟视频驱动Virtual Video Driver(vivid)进行测试、分析、编写。

    V4L2(Video for Linux two)是Linux内核中关于视频设备的内核驱动框架,为上层的访问底层的视频设备提供了统一的接口。

    V4L2可以支持多种设备,它可以有以下几种接口:

    1. Video capture interface(视频采集接口):从摄像头等设备上获取视频数据,是V4L2设计最初功能;
    2. Video output interface(视频输出接口):驱动计算机的外围视频、图像显示设备;
    3. Video overlay interface(直接传输视频接口):把从视频采集设备采集过来的信号直接输出到输出设备之上,而不用经过CPU;
    4. Video output overlay device(视频输出覆盖设备):也被称为OSD(On-Screen Display),即在显示画面上叠加一层显示,比如菜单设置界面;
    5. VBI interface(视频间隔消隐信号接口):提供对VBI(Vertical Blanking Interval)数据的控制,它可以使应用可以访问传输消隐期的视频信号;
    6. Radio interface(收音机接口):处理从AM或FM高频头设备接收来的音频流;

    1.V4L2框架分析

    2.测试vivid

    这里目的先加载vivid驱动,然后运行应用程序调用vivid驱动,初步体验效果。

    2.1加载驱动

    先在Ubuntu16.04上输入uname -a,可以得到当前Ubuntu内核版本号:

    class="table-box">
     

    1

     

    Linux ubuntu 4.4.0-116-generic #140-Ubuntu SMP Mon Feb 12 21:23:04 UTC 2018 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

    当前内核版本是4.4.0-116-generic,然后去Linux内核官网下载对应的内核,提取出其中的linux-4.13.9/drivers/media/文件夹。

    修改media/platform/vivid/下的Makefile:

    class="table-box">
     

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    KERN_DIR = /usr/src/linux-headers-4.4.0-116-generic

    vivid-objs := vivid-core.o vivid-ctrls.o vivid-vid-common.o vivid-vbi-gen.o \

    vivid-vid-cap.o vivid-vid-out.o vivid-kthread-cap.o vivid-kthread-out.o \

    vivid-radio-rx.o vivid-radio-tx.o vivid-radio-common.o \

    vivid-rds-gen.o vivid-sdr-cap.o vivid-vbi-cap.o vivid-vbi-out.o \

    vivid-osd.o vivid-tpg.o vivid-tpg-colors.o

    all:

    make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules

    clean:

    make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean

    rm -rf modules.order

    obj-$(CONFIG_VIDEO_VIVID) += vivid.o

    然后执行make编译,获得vivid.ko
    此时加载模块sudo insmod vivid.ko,发现报错如下:

    class="table-box">
     

    1

     

    insmod: ERROR: could not insert module vivid.ko: Unknown symbol in module

    原因是模块中的一些依赖函数的模块,没有加载,通过dmesg命令,可以看到很多函数:

    class="table-box">
     

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    [ 488.786285] vivid: Unknown symbol vb2_queue_init (err 0)

    [ 488.786295] vivid: Unknown symbol v4l2_ctrl_poll (err 0)

    [ 488.786304] vivid: Unknown symbol v4l2_enum_dv_timings_cap (err 0)

    [ 488.786314] vivid: Unknown symbol video_ioctl2 (err 0)

    [ 488.786364] vivid: Unknown symbol v4l2_get_timestamp (err 0)

    [ 488.786389] vivid: Unknown symbol v4l2_device_put (err 0)

    [ 488.786418] vivid: Unknown symbol vb2_ioctl_streamoff (err 0)

    …………

    需要先加载这些函数所在的模块才行。
    这里有两个方法:
    一是找到函数对应的文件,修改Makefile,编译出来,先加载。
    二是找到函数对应的文件,其实模块都已经编译好了,路径在/lib/modules/4.4.0-116-generic/kernel/drivers/media/v4l2-core/里面,直接加载即可。

    这两种方式都需要慢慢找对应的文件,比较麻烦,直接:

    class="table-box">
     

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    sudo modprobe vivid //安装自带vivid及依赖

    sudo rmmod vivid //卸载自带的vivid

    sudo insmod ./vivid.ko //安装自己编译的vivid.ko

    这里先使用modprobr加载vivid,会将其依赖一并加载,然后再卸载vivid,最后加载上我们编译的vivid.ko

    这里为什么使用自己编译的vivid.ko,而不使用自带的?
    因为后面修改vivid源码后,重新加载修改后的驱动,才知道修改后的效果。

    2.2应用程序

    Linux摄像头测试软件webcam、spcaview、luvcview、xawtv等,经测试,luvcviewxawtv比较靠谱。

    这里加载vivid驱动后,运行xawtv效果如下:


     

    3.分析vivid

    第一次接触V4L2,直接对内核提供的Virtual Video Driver(vivid)进行分析,只要熟悉了vivid,后续再对摄像头再进行分析,就会轻松很多。

    vivid是内核提供的一个虚拟机的视频设备驱动,内核提供的vivid源码在linux-4.13.9/drivers/media/platform/vivid/

    3.1 初始化、注册分析

    vivid_init()里分别注册了vivid_pdevvivid_pdrv,注册后,由于两者name一致,则会调用probe()。在probe()里面主要进行初始化、注册等相关流程。

    可以看到,在probe()里,会调用vivid_create_instance(),让后在里面先分配一个video_device,然后设置video_device,包括操作函数opsioctl操作函数,设备等。
    然后对ctrl属性进行详细的设置,最后注册video_device,和进行常规的字符设备注册。

    因此,写摄像头驱动程序的流程如下:

    1. 分配video_device:video_device_alloc()kzalloc()
    2. 设置video_device:.fops.ioctl_opsdev
    3. 注册video_device: video_register_device()

    3.2 操作函数分析

    再来看看操作函数是如何调用的:

    当应用层open()/read()/write()操作/dev/videox时,先找到v4l2_fops
    然后调用v4l2_open/v4l2_read/v4l2_write(drivers/media/v4l2-core/v4l2-dev.c),
    再通过video_devdata根据次设备号从数组中得到video_device,再找到vivid_fops里对应的操作函数。

    ioctl的前面流程类似,后面通过video_usercopy()获取传入的ioctl类型,找到对应ioctl_ops,调用不同的ioctl

    3.3 ioctl_ops分析

    摄像头驱动有众多的ioctl,这些ioctl实现了对设备的控制:

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    static const struct v4l2_ioctl_ops vivid_ioctl_ops = {

    /* 表示它是一个摄像头设备 */

    .vidioc_querycap = vidioc_querycap,

    /* 摄像头数据格式的操作 */

    .vidioc_enum_fmt_vid_cap = vidioc_enum_fmt_vid, //列举格式

    .vidioc_g_fmt_vid_cap = vidioc_g_fmt_vid_cap, //获取格式

    .vidioc_try_fmt_vid_cap = vidioc_try_fmt_vid_cap, //测试格式

    .vidioc_s_fmt_vid_cap = vidioc_s_fmt_vid_cap, //设置格式

    /* 支持multi-planar */

    .vidioc_enum_fmt_vid_cap_mplane = vidioc_enum_fmt_vid_mplane,

    .vidioc_g_fmt_vid_cap_mplane = vidioc_g_fmt_vid_cap_mplane,

    .vidioc_try_fmt_vid_cap_mplane = vidioc_try_fmt_vid_cap_mplane,

    .vidioc_s_fmt_vid_cap_mplane = vidioc_s_fmt_vid_cap_mplane,

    /* 数据输出操作 */

    .vidioc_enum_fmt_vid_out = vidioc_enum_fmt_vid, //枚举输出格式

    .vidioc_g_fmt_vid_out = vidioc_g_fmt_vid_out, //获取输出格式

    .vidioc_try_fmt_vid_out = vidioc_try_fmt_vid_out, //测试输出格式

    .vidioc_s_fmt_vid_out = vidioc_s_fmt_vid_out, //设置输出格式

    /* 支持multi-planar */

    .vidioc_enum_fmt_vid_out_mplane = vidioc_enum_fmt_vid_mplane,

    .vidioc_g_fmt_vid_out_mplane = vidioc_g_fmt_vid_out_mplane,

    .vidioc_try_fmt_vid_out_mplane = vidioc_try_fmt_vid_out_mplane,

    .vidioc_s_fmt_vid_out_mplane = vidioc_s_fmt_vid_out_mplane,

    .vidioc_g_selection = vidioc_g_selection, //获取选择矩形

    .vidioc_s_selection = vidioc_s_selection, //设置选择矩形

    .vidioc_cropcap = vidioc_cropcap, //查询裁剪限制

    .vidioc_g_fmt_vbi_cap = vidioc_g_fmt_vbi_cap, //获取指向原始数据VBI的指针

    .vidioc_try_fmt_vbi_cap = vidioc_g_fmt_vbi_cap,

    .vidioc_s_fmt_vbi_cap = vidioc_s_fmt_vbi_cap,

    .vidioc_g_fmt_sliced_vbi_cap = vidioc_g_fmt_sliced_vbi_cap,

    .vidioc_try_fmt_sliced_vbi_cap = vidioc_try_fmt_sliced_vbi_cap,

    .vidioc_s_fmt_sliced_vbi_cap = vidioc_s_fmt_sliced_vbi_cap,

    .vidioc_g_sliced_vbi_cap = vidioc_g_sliced_vbi_cap,

    .vidioc_g_fmt_vbi_out = vidioc_g_fmt_vbi_out,

    .vidioc_try_fmt_vbi_out = vidioc_g_fmt_vbi_out,

    .vidioc_s_fmt_vbi_out = vidioc_s_fmt_vbi_out,

    .vidioc_g_fmt_sliced_vbi_out = vidioc_g_fmt_sliced_vbi_out,

    .vidioc_try_fmt_sliced_vbi_out = vidioc_try_fmt_sliced_vbi_out,

    .vidioc_s_fmt_sliced_vbi_out = vidioc_s_fmt_sliced_vbi_out,

    .vidioc_enum_fmt_sdr_cap = vidioc_enum_fmt_sdr_cap,

    .vidioc_g_fmt_sdr_cap = vidioc_g_fmt_sdr_cap,

    .vidioc_try_fmt_sdr_cap = vidioc_try_fmt_sdr_cap,

    .vidioc_s_fmt_sdr_cap = vidioc_s_fmt_sdr_cap,

    .vidioc_overlay = vidioc_overlay,

    .vidioc_enum_framesizes = vidioc_enum_framesizes,

    .vidioc_enum_frameintervals = vidioc_enum_frameintervals,

    .vidioc_g_parm = vidioc_g_parm,

    .vidioc_s_parm = vidioc_s_parm,

    .vidioc_enum_fmt_vid_overlay = vidioc_enum_fmt_vid_overlay,

    .vidioc_g_fmt_vid_overlay = vidioc_g_fmt_vid_overlay,

    .vidioc_try_fmt_vid_overlay = vidioc_try_fmt_vid_overlay,

    .vidioc_s_fmt_vid_overlay = vidioc_s_fmt_vid_overlay,

    .vidioc_g_fmt_vid_out_overlay = vidioc_g_fmt_vid_out_overlay,

    .vidioc_try_fmt_vid_out_overlay = vidioc_try_fmt_vid_out_overlay,

    .vidioc_s_fmt_vid_out_overlay = vidioc_s_fmt_vid_out_overlay,

    .vidioc_g_fbuf = vidioc_g_fbuf,

    .vidioc_s_fbuf = vidioc_s_fbuf,

    /* 缓冲区操作 */

    .vidioc_reqbufs = vb2_ioctl_reqbufs, //申请

    .vidioc_create_bufs = vb2_ioctl_create_bufs, //创建

    .vidioc_prepare_buf = vb2_ioctl_prepare_buf, //准备

    .vidioc_querybuf = vb2_ioctl_querybuf, //查询

    .vidioc_qbuf = vb2_ioctl_qbuf, //放入

    .vidioc_dqbuf = vb2_ioctl_dqbuf, //取出

    .vidioc_expbuf = vb2_ioctl_expbuf, //导出

    .vidioc_streamon = vb2_ioctl_streamon, //启动

    .vidioc_streamoff = vb2_ioctl_streamoff, //停止

    /* 输入源操作 */

    .vidioc_enum_input = vidioc_enum_input, //枚举输入源

    .vidioc_g_input = vidioc_g_input, //获取输入源

    .vidioc_s_input = vidioc_s_input, //设置输入源

    .vidioc_s_audio = vidioc_s_audio, //设置音频

    .vidioc_g_audio = vidioc_g_audio, //获取音频

    .vidioc_enumaudio = vidioc_enumaudio, //枚举音频

    .vidioc_s_frequency = vidioc_s_frequency, //设置频率

    .vidioc_g_frequency = vidioc_g_frequency, //获取输入源

    .vidioc_s_tuner = vidioc_s_tuner, //设置调谐器

    .vidioc_g_tuner = vidioc_g_tuner, //获取调谐器

    .vidioc_s_modulator = vidioc_s_modulator, //设置调制器

    .vidioc_g_modulator = vidioc_g_modulator, //获取调制器

    .vidioc_s_hw_freq_seek = vidioc_s_hw_freq_seek, //硬件频率搜索

    .vidioc_enum_freq_bands = vidioc_enum_freq_bands, //枚举调谐器或调制器支持的频段

    /* 输出端操作 */

    .vidioc_enum_output = vidioc_enum_output, //枚举视频输出端

    .vidioc_g_output = vidioc_g_output, //获取视频输出

    .vidioc_s_output = vidioc_s_output, //设置视频输出

    .vidioc_s_audout = vidioc_s_audout, //设置音频输出

    .vidioc_g_audout = vidioc_g_audout, //获取音频输出

    .vidioc_enumaudout = vidioc_enumaudout, //枚举视频输出端

    /* 制式操作 */

    .vidioc_querystd = vidioc_querystd, //查询制式

    .vidioc_g_std = vidioc_g_std, //获取制式

    .vidioc_s_std = vidioc_s_std, //设置制式

    .vidioc_s_dv_timings = vidioc_s_dv_timings, //设置DV时序

    .vidioc_g_dv_timings = vidioc_g_dv_timings, //获取DV时序

    .vidioc_query_dv_timings = vidioc_query_dv_timings, //查询DV时序

    .vidioc_enum_dv_timings = vidioc_enum_dv_timings, //枚举DV时序

    .vidioc_dv_timings_cap = vidioc_dv_timings_cap, //查询DV应用程序功能

    .vidioc_g_edid = vidioc_g_edid, //获取EDID数据块

    .vidioc_s_edid = vidioc_s_edid, //设置EDID数据块

    /* 调试操作 */

    .vidioc_log_status = vidioc_log_status, //输出设备状态到内核日志

    .vidioc_subscribe_event = vidioc_subscribe_event, //订阅V4L2事件

    .vidioc_unsubscribe_event = v4l2_event_unsubscribe, //取消订阅V4L2事件

    };

    提取出11个必须的ioctl:

    class="table-box">
     

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    /* 表示它是一个摄像头设备 */

    .vidioc_querycap = vidioc_querycap,

    /* 摄像头数据格式的操作 */

    .vidioc_enum_fmt_vid_cap = vidioc_enum_fmt_vid, //列举格式

    .vidioc_g_fmt_vid_cap = vidioc_g_fmt_vid_cap, //获取格式

    .vidioc_try_fmt_vid_cap = vidioc_try_fmt_vid_cap, //测试格式

    .vidioc_s_fmt_vid_cap = vidioc_s_fmt_vid_cap, //设置格式

    /* 缓冲区操作 */

    .vidioc_reqbufs = vb2_ioctl_reqbufs, //申请

    .vidioc_querybuf = vb2_ioctl_querybuf, //查询

    .vidioc_qbuf = vb2_ioctl_qbuf, //放入

    .vidioc_dqbuf = vb2_ioctl_dqbuf, //取出

    .vidioc_streamon = vb2_ioctl_streamon, //启动

    .vidioc_streamoff = vb2_ioctl_streamoff, //停止

    3.4 数据获取过程分析

    1.请求分配缓冲区

    class="table-box">
     

    1

    2

     

    app:ioctl(fd, VIDIOC_REQBUFS, xx)

    videobuf_reqbufs(vdev->queue, p->memory, &p->count);//没分配真正buf

    2.查询映射缓冲区

    class="table-box">
     

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

     

    app:ioctl(fd, VIDIOC_QUERYBUF, xx)

    videobuf_querybuf //获得buf的数据格式、大小、每一行长度、高度

    v4l2_mmap

    vb2_fop_mmap

    videobuf_mmap_mapper

    __videobuf_mmap_mapper

    mem->vaddr = vmalloc_user(pages); //这里分配buf

    3.把缓冲区放入队列

    class="table-box">
     

    1

    2

    3

    4

    5

     

    app:ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, xx)

    videobuf_qbuf

    q->ops->buf_prepare(q, buf, field); //调用驱动程序提供的函数做预处理

    list_add_tail(&buf->stream, &q->stream); //把缓冲区放入队列的尾部

    q->ops->buf_queue(q, buf); //用驱动程序提供的"入队列函数"

    4.启动摄像头

    class="table-box">
     

    1

    2

    3

     

    app:ioctl(fd, VIDIOC_STREAMON, xx)

    videobuf_streamon

    q->streaming = 1;

    5.用select查询是否有数据

    class="table-box">
     

    1

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    12

     

    v4l2_poll

    vdev->fops->poll();

    vivi_poll

    videobuf_poll_stream

    buf = list_entry(); //从队列的头部获得buf

    poll_wait(); //如果没有数据则休眠

    vivid_thread_vid_cap //内核进程唤醒

    vivid_thread_vid_cap_tick

    vivid_fillbuff //构造数据

    vb2_buffer_done

    wake_up(); //唤醒进程

    6.有数据后,从队列取出缓冲区

    class="table-box">
     

    1

    2

    3

    4

    5

     

    app:ioctl(fd, VIDIOC_DQBUF, xx) //使用VIDIOC_DQBUF获取buf状态

    videobuf_dqbuf

    stream_next_buffer //在队列里获得有数据的缓冲区

    list_del //把它从队列中删掉

    videobuf_status //把这个缓冲区的状态返回给APP

    7.读取对应地址缓冲区
    应用程序根据VIDIOC_DQBUF所得到缓冲区状态,知道是哪一个缓冲区有数据,就去读对应的地址(该地址来自前面的mmap)

    调试技巧:

    1.得到xawtv进行了哪些系统调用:
    sudo strace -o xawtv.log xawtv
    2.在串口终端下,修改打印等级:
    sudo echo "8 4 1 7" >/proc/sys/kernel/printk
    3.当无串口,即前面方法无效时,在SSH登陆时:
    tail -f /var/log/kern.log &
    可实现内核打印增量显示。

    4.编写vivid

    根据前面的分析,简单记录下虚拟视频驱动的编写流程:

    1.注册平台设备和驱动;
    2.probe()函数:
      a.分配video_device
      b.设置video_device,包括:releasefopsioctl_opsv4l2_dev
      c.注册设置video_device
      d.其它:定义/初始化自旋锁/定时器;
    3.填充操作函数v4l2_file_operations:
      a.open():初始buf化队列和设置定时器;
      b.close():删除定时器和释放buf队列;
      c.mmap():调用videobuf_mmap_mapper开辟虚拟内存;
      d.poll():调用videobuf_poll_stream实现poll机制非阻塞访问;
    4.填充操作函数v4l2_ioctl_ops
      前面介绍的11个必须ioctl,几乎都是调用内核提供的API;
    5.填充操作函数videobuf_queue_ops
      对buf进行一些操作;
    6.填充数据:
      利用定时器,不断产生数据并唤醒进程,实现获取到图像采集数据;

    [my_vivid.c]link

    class="table-box">
     

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    #include

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    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include

    #include "fillbuf.c"

    /* 队列操作a: 定义自旋锁、定时器、buf队列 */

    static spinlock_t my_vivid_queue_slock;

    static struct timer_list my_vivid_timer;

    static struct videobuf_queue my_vivid_vb_vidqueue;

    static struct list_head my_vivid_vb_local_queue;

    static void my_vivid_timer_function(unsigned long data)

    {

    struct videobuf_buffer *vb;

    void *vbuf;

    struct timeval ts;

    printk("enter %s\n", __func__);

    /* 1. 构造数据: 从队列头部取出第1个videobuf, 填充数据 */

    /* 1.1 从本地队列取出第1个videobuf */

    if (list_empty(&my_vivid_vb_local_queue))

    {

    goto out;

    }

    vb = list_entry(my_vivid_vb_local_queue.next,

    struct videobuf_buffer, queue);

    /* Nobody is waiting on this buffer, return */

    if (!waitqueue_active(&vb->done))

    goto out;

    /* 1.2 填充数据 */

    vbuf = videobuf_to_vmalloc(vb);

    //memset(vbuf, 0xFF, vb->size);

    my_vivid_fillbuff(vb);

    vb->field_count++;

    do_gettimeofday(&ts);

    vb->ts = ts;

    vb->state = VIDEOBUF_DONE;

    /* 1.3 把videobuf从本地队列中删除 */

    list_del(&vb->queue);

    /* 2. 唤醒进程: 唤醒videobuf->done上的进程 */

    wake_up(&vb->done);

    out:

    /* 3. 修改timer的超时时间 : 30fps, 1秒里有30帧数据

    * 每1/30 秒产生一帧数据

    */

    mod_timer(&my_vivid_timer, jiffies + HZ / 30);

    }

    /* 参考documentations/video4linux/v4l2-framework.txt:

    drivers\media\video\videobuf-core.c

    ops->buf_setup - calculates the size of the video buffers and avoid they to waste more than some maximum limit of RAM;

    ops->buf_prepare - fills the video buffer structs and calls videobuf_iolock() to alloc and prepare mmaped memory;

    ops->buf_queue - advices the driver that another buffer were requested (by read() or by QBUF);

    ops->buf_release - frees any buffer that were allocated.

    */

    /* videobuf operations */

    //APP调用ioctl VIDIOC_REQBUFS时会导致此函数被调用,它重新调整count和size

    static int my_vivid_buffer_setup(struct videobuf_queue *vq, unsigned int *count, unsigned int *size)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    *size = my_vivid_format.fmt.pix.sizeimage;

    if (0 == *count)

    *count = 32;

    return 0;

    }

    //APP调用ioctlVIDIOC_QBUF时导致此函数被调用,它会填充video_buffer结构体并调用videobuf_iolock来分配内存

    static int my_vivid_buffer_prepare(struct videobuf_queue *vq, struct videobuf_buffer *vb,

    enum v4l2_field field)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    /* 1. 设置videobuf */

    vb->size = my_vivid_format.fmt.pix.sizeimage;

    vb->bytesperline = my_vivid_format.fmt.pix.bytesperline;

    vb->width = my_vivid_format.fmt.pix.width;

    vb->height = my_vivid_format.fmt.pix.height;

    vb->field = field;

    /* 2. 做些准备工作 */

    my_vivid_precalculate_bars(0);

    /* 3. 设置状态 */

    vb->state = VIDEOBUF_PREPARED;

    return 0;

    }

    /* APP调用ioctl VIDIOC_QBUF时:

    * 1. 先调用buf_prepare进行一些准备工作

    * 2. 把buf放入stream队列

    * 3. 调用buf_queue(起通知、记录作用)

    */

    static void my_vivid_buffer_queue(struct videobuf_queue *vq, struct videobuf_buffer *vb)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    vb->state = VIDEOBUF_QUEUED;

    /* 把videobuf放入本地一个队列尾部

    * 定时器处理函数就可以从本地队列取出videobuf

    */

    list_add_tail(&vb->queue, &my_vivid_vb_local_queue);

    }

    /* APP不再使用队列时, 用它来释放内存 */

    static void my_vivid_buffer_release(struct videobuf_queue *vq,

    struct videobuf_buffer *vb)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    videobuf_vmalloc_free(vb);

    vb->state = VIDEOBUF_NEEDS_INIT;

    }

    static struct videobuf_queue_ops my_vivid_video_qops =

    {

    .buf_setup = my_vivid_buffer_setup, /* 计算大小以免浪费 */

    .buf_prepare = my_vivid_buffer_prepare,

    .buf_queue = my_vivid_buffer_queue,

    .buf_release = my_vivid_buffer_release,

    };

    /* v4l2_file_operations */

    static int my_vivid_open(struct file *file)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    //队列操作c:初始化

    videobuf_queue_vmalloc_init(&my_vivid_vb_vidqueue, &my_vivid_video_qops,

    NULL, &my_vivid_queue_slock, V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE, V4L2_FIELD_INTERLACED,

    sizeof(struct videobuf_buffer), NULL, NULL); /* 倒数第3个参数是buffer的头部大小 */

    my_vivid_timer.expires = jiffies + 1;

    add_timer(&my_vivid_timer);

    return 0;

    }

    static int my_vivid_close(struct file *file)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    del_timer(&my_vivid_timer);

    videobuf_stop(&my_vivid_vb_vidqueue);

    videobuf_mmap_free(&my_vivid_vb_vidqueue);

    return 0;

    }

    static int my_vivid_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    return videobuf_mmap_mapper(&my_vivid_vb_vidqueue, vma);

    }

    static unsigned int my_vivid_poll(struct file *file, struct poll_table_struct *wait)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    return videobuf_poll_stream(file, &my_vivid_vb_vidqueue, wait);

    }

    /* v4l2_ioctl_ops */

    static int my_vivid_vidioc_querycap(struct file *file, void *priv,

    struct v4l2_capability *cap)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    strcpy(cap->driver, "my_vivid");

    strcpy(cap->card, "my_vivid");

    cap->version = 0x0001;

    cap->device_caps = V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE | V4L2_CAP_STREAMING | V4L2_CAP_DEVICE_CAPS;

    cap->capabilities = V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE | V4L2_CAP_STREAMING | V4L2_CAP_DEVICE_CAPS;

    return 0;

    }

    static int my_vivid_vidioc_enum_fmt_vid_cap(struct file *file, void *priv,

    struct v4l2_fmtdesc *f)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    if (f->index >= 1)

    return -EINVAL;

    strcpy(f->description, "4:2:2, packed, YUYV");

    f->pixelformat = V4L2_PIX_FMT_YUYV;

    return 0;

    }

    static int my_vivid_vidioc_g_fmt_vid_cap(struct file *file, void *priv,

    struct v4l2_format *f)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    memcpy(f, &my_vivid_format, sizeof(my_vivid_format));

    return 0;

    }

    static int my_vivid_vidioc_try_fmt_vid_cap(struct file *file, void *priv,

    struct v4l2_format *f)

    {

    unsigned int maxw, maxh;

    enum v4l2_field field;

    printk("enter %s\n", __func__);

    if (f->fmt.pix.pixelformat != V4L2_PIX_FMT_YUYV)

    return -EINVAL;

    field = f->fmt.pix.field;

    if (field == V4L2_FIELD_ANY)

    {

    field = V4L2_FIELD_INTERLACED;

    }

    else if (V4L2_FIELD_INTERLACED != field)

    {

    return -EINVAL;

    }

    maxw = 1024;

    maxh = 768;

    /* 调整format的width, height,

    * 计算bytesperline, sizeimage

    */

    v4l_bound_align_image(&f->fmt.pix.width, 48, maxw, 2,

    &f->fmt.pix.height, 32, maxh, 0, 0);

    f->fmt.pix.bytesperline =

    (f->fmt.pix.width * 16) >> 3;

    f->fmt.pix.sizeimage =

    f->fmt.pix.height * f->fmt.pix.bytesperline;

    return 0;

    }

    static int my_vivid_vidioc_s_fmt_vid_cap(struct file *file, void *priv,

    struct v4l2_format *f)

    {

    int ret;

    printk("enter %s\n", __func__);

    ret = my_vivid_vidioc_try_fmt_vid_cap(file, NULL, f);

    if (ret < 0)

    return ret;

    memcpy(&my_vivid_format, f, sizeof(my_vivid_format));

    return ret;

    }

    static int my_vivid_vidioc_reqbufs(struct file *file, void *priv,

    struct v4l2_requestbuffers *p)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    return (videobuf_reqbufs(&my_vivid_vb_vidqueue, p));

    }

    static int my_vivid_vidioc_querybuf(struct file *file, void *priv, struct v4l2_buffer *p)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    return (videobuf_querybuf(&my_vivid_vb_vidqueue, p));

    }

    static int my_vivid_vidioc_qbuf(struct file *file, void *priv, struct v4l2_buffer *p)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    return (videobuf_qbuf(&my_vivid_vb_vidqueue, p));

    }

    static int my_vivid_vidioc_dqbuf(struct file *file, void *priv, struct v4l2_buffer *p)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    return (videobuf_dqbuf(&my_vivid_vb_vidqueue, p, file->f_flags & O_NONBLOCK));

    }

    static int my_vivid_vidioc_streamon(struct file *file, void *priv, enum v4l2_buf_type i)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    return videobuf_streamon(&my_vivid_vb_vidqueue);

    }

    static int my_vivid_vidioc_streamoff(struct file *file, void *priv, enum v4l2_buf_type i)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    videobuf_streamoff(&my_vivid_vb_vidqueue);

    return 0;

    }

    static const struct v4l2_ioctl_ops my_vivid_ioctl_ops =

    {

    // 表示它是一个摄像头设备

    .vidioc_querycap = my_vivid_vidioc_querycap,

    /* 用于列举、获得、测试、设置摄像头的数据的格式 */

    .vidioc_enum_fmt_vid_cap = my_vivid_vidioc_enum_fmt_vid_cap,

    .vidioc_g_fmt_vid_cap = my_vivid_vidioc_g_fmt_vid_cap,

    .vidioc_try_fmt_vid_cap = my_vivid_vidioc_try_fmt_vid_cap,

    .vidioc_s_fmt_vid_cap = my_vivid_vidioc_s_fmt_vid_cap,

    /* 缓冲区操作: 申请/查询/放入队列/取出队列 */

    .vidioc_reqbufs = my_vivid_vidioc_reqbufs,

    .vidioc_querybuf = my_vivid_vidioc_querybuf,

    .vidioc_qbuf = my_vivid_vidioc_qbuf,

    .vidioc_dqbuf = my_vivid_vidioc_dqbuf,

    // 启动/停止

    .vidioc_streamon = my_vivid_vidioc_streamon,

    .vidioc_streamoff = my_vivid_vidioc_streamoff,

    };

    static const struct v4l2_file_operations my_vivid_fops =

    {

    .owner = THIS_MODULE,

    .open = my_vivid_open,

    .release = my_vivid_close,

    .mmap = my_vivid_mmap,

    .unlocked_ioctl = video_ioctl2, /* V4L2 ioctl handler */

    .poll = my_vivid_poll,

    };

    static struct video_device *my_vivid_dev;

    static struct v4l2_device v4l2_dev;

    static void my_vivid_dev_release(struct video_device *vdev)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    }

    static int my_vivid_probe(struct platform_device *pdev)

    {

    int ret;

    printk("enter %s\n", __func__);

    /* 1.分配一个video_device结构体 */

    my_vivid_dev = video_device_alloc();

    if (NULL == my_vivid_dev)

    {

    printk("Failed to alloc video device (%d)\n", ret);

    return -ENOMEM;

    }

    /* 2.设置 */

    my_vivid_dev->release = my_vivid_dev_release;

    my_vivid_dev->fops = &my_vivid_fops;

    my_vivid_dev->ioctl_ops = &my_vivid_ioctl_ops;

    my_vivid_dev->v4l2_dev = &v4l2_dev;

    //队列操作b:初始化自旋锁

    spin_lock_init(&my_vivid_queue_slock);

    /* 3.注册 */

    ret = video_register_device(my_vivid_dev, VFL_TYPE_GRABBER, -1);

    if (ret)

    {

    printk("Failed to register as video device (%d)\n", ret);

    goto err_register_dev;

    }

    //用定时器产生数据并唤醒进程

    init_timer(&my_vivid_timer);

    my_vivid_timer.function = my_vivid_timer_function;

    INIT_LIST_HEAD(&my_vivid_vb_local_queue);

    return 0;

    err_register_dev:

    video_device_release(my_vivid_dev);

    return -ENODEV;

    }

    static int my_vivid_remove(struct platform_device *pdev)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    v4l2_device_unregister(my_vivid_dev->v4l2_dev);

    video_device_release(my_vivid_dev);

    return 0;

    }

    static void my_vivid_pdev_release(struct device *dev)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    }

    static struct platform_device my_vivid_pdev =

    {

    .name = "my_vivid",

    .dev.release = my_vivid_pdev_release,

    };

    static struct platform_driver my_vivid_pdrv =

    {

    .probe = my_vivid_probe,

    .remove = my_vivid_remove,

    .driver = {

    .name = "my_vivid",

    },

    };

    static int my_vivid_init(void)

    {

    int ret;

    printk("enter %s\n", __func__);

    ret = platform_device_register(&my_vivid_pdev);

    if (ret)

    return ret;

    ret = platform_driver_register(&my_vivid_pdrv);

    if (ret)

    platform_device_unregister(&my_vivid_pdev);

    return ret;

    }

    static void my_vivid_exit(void)

    {

    printk("enter %s\n", __func__);

    platform_driver_unregister(&my_vivid_pdrv);

    platform_device_unregister(&my_vivid_pdev);

    }

    module_init(my_vivid_init);

    module_exit(my_vivid_exit);

    MODULE_LICENSE("GPL");

    MODULE_AUTHOR("hceng ");

    MODULE_DESCRIPTION("A Virtual Video Test Code For Learn.");

    MODULE_ALIAS("My vivid");

    MODULE_VERSION("V1.0");

    5.测试效果

    重新编译驱动,加载新驱动:

    class="table-box">
     

    1

    2

    3

     

    sudo modprobe vivid

    sudo rmmod vivid

    sudo insmod my_vivid.ko

    实测还差两个驱动依赖:

    class="table-box">
     

    1

    2

     

    sudo insmod /lib/modules/4.4.0-116-generic/kernel/drivers/media/v4l2-core/videobuf-core.ko

    sudo insmod /lib/modules/4.4.0-116-generic/kernel/drivers/media/v4l2-core/videobuf-vmalloc.ko

    运行xawtv

    参考资料:
    韦东山第三期项目视频_摄像头

    data-report-view="{"mod":"1585297308_001","spm":"1001.2101.3001.6548","dest":"https://blog.csdn.net/seiyaaa/article/details/120199720","extend1":"pc","ab":"new"}">>
    注:本文转载自blog.csdn.net的seiyaaa的文章"https://blog.csdn.net/seiyaaa/article/details/120199720"。版权归原作者所有,此博客不拥有其著作权,亦不承担相应法律责任。如有侵权,请联系我们删除。
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