Linux下的V4L2的API编程总结

来源：互联网发布：上海网页美工培训班编辑：程序博客网时间：2024/04/30 15:42

由于工作的需要，经过几天的了解之后，终于熟悉了V4L2的API应用的一个整体框架，在此感谢两位博主的分享，无私贡献这两篇有关V4L2介绍的博客：
博客一：
http://blog.csdn.net/eastmoon502136/article/details/8190262
博客二：
http://blog.chinaunix.net/uid-26833883-id-3249346.html

下面我就直接贴了，在根据这两篇博客的基础上，加以自己的一些注释，希望和我一样的初学者在看有关V4L2的API编程的时候或多或少有些思路吧！

一：V4L2的应用流程

Video for Linux two(Video4Linux2)简称V4L2，是V4L的改进版。V4L2是linux操作系统下用于采集图片、视频和音频数据的API接口，配合适当的视频采集设备和相应的驱动程序，可以实现图片、视频、音频等的采集。在远程会议、可视电话、视频监控系统和嵌入式多媒体终端中都有广泛的应用。

在Linux下，所有外设都被看成一种特殊的文件，成为“设备文件”，可以象访问普通文件一样对其进行读写。一般来说，采用V4L2驱动的摄像头设备文件是/dev/video0。V4L2支持两种方式来采集图像：内存映射方式(mmap)和直接读取方式(read)。V4L2在include/linux/videodev.h文件中定义了一些重要的数据结构，在采集图像的过程中，就是通过对这些数据的操作来获得最终的图像数据。Linux系统V4L2的能力可在Linux内核编译阶段配置，默认情况下都有此开发接口。

而摄像头所用的主要是capature了，视频的捕捉，具体linux的调用可以参考下图。

应用程序通过V4L2进行视频采集的原理

V4L2支持内存映射方式(mmap)和直接读取方式(read)来采集数据，前者一般用于连续视频数据的采集，后者常用于静态图片数据的采集，本文重点讨论内存映射方式的视频采集。

应用程序通过V4L2接口采集视频数据分为五个步骤：

首先，打开视频设备文件，进行视频采集的参数初始化，通过V4L2接口设置视频图像的采集窗口、采集的点阵大小和格式;

其次，申请若干视频采集的帧缓冲区，并将这些帧缓冲区从内核空间映射到用户空间，便于应用程序读取/处理视频数据;

第三，将申请到的帧缓冲区在视频采集输入队列排队，并启动视频采集;

第四，驱动开始视频数据的采集，应用程序从视频采集输出队列取出帧缓冲区，处理完后，将帧缓冲区重新放入视频采集输入队列，循环往复采集连续的视频数据;

第五，停止视频采集。

具体的程序实现流程可以参考下面的流程图:

其实其他的都比较简单，就是通过ioctl这个接口去设置一些参数。最主要的就是buf管理。他有一个或者多个输入队列和输出队列。

启动视频采集后，驱动程序开始采集一帧数据，把采集的数据放入视频采集输入队列的第一个帧缓冲区，一帧数据采集完成，也就是第一个帧缓冲区存满一帧数据后，驱动程序将该帧缓冲区移至视频采集输出队列，等待应用程序从输出队列取出。驱动程序接下来采集下一帧数据，放入第二个帧缓冲区，同样帧缓冲区存满下一帧数据后，被放入视频采集输出队列。

应用程序从视频采集输出队列中取出含有视频数据的帧缓冲区，处理帧缓冲区中的视频数据，如存储或压缩。

最后，应用程序将处理完数据的帧缓冲区重新放入视频采集输入队列,这样可以循环采集，如图所示。

每一个帧缓冲区都有一个对应的状态标志变量，其中每一个比特代表一个状态

　　V4L2_BUF_FLAG_UNMAPPED 0B0000

　　V4L2_BUF_FLAG_MAPPED 0B0001

　　V4L2_BUF_FLAG_ENQUEUED 0B0010

　　V4L2_BUF_FLAG_DONE 0B0100

缓冲区的状态转化如图所示。

下面的程序注释的很好，就拿来参考下：

V4L2 编程

1. 定义

V4L2(Video ForLinux Two) 是内核提供给应用程序访问音、视频驱动的统一接口。

2. 工作流程：

打开设备－> 检查和设置设备属性－>设置帧格式－> 设置一种输入输出方法（缓冲区管理）－> 循环获取数据－> 关闭设备。

3. 设备的打开和关闭：

#include

int open(constchar *device_name, int flags);

#include

int close(intfd);

例：

1. int fd=open(“/dev/video0”,O_RDWR);// 打开设备

2. close(fd);// 关闭设备

注意：V4L2 的相关定义包含在头文件中.

4. 查询设备属性： VIDIOC_QUERYCAP

相关结构体：

1. structv4l2_capability

2. {

3. __u8 driver[16]; // 驱动名字

4. __u8 card[32]; // 设备名字

5. __u8bus_info[32]; // 设备在系统中的位置

6. __u32 version; // 驱动版本号

7. __u32capabilities; // 设备支持的操作

8. __u32reserved[4]; // 保留字段

9. };

10. capabilities 常用值:

11. V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE // 是否支持图像获取

12.

例：显示设备信息

1. structv4l2_capability cap;

2. ioctl(fd,VIDIOC_QUERYCAP,&cap);

3. printf(“DriverName:%s/nCard Name:%s/nBus info:%s/nDriverVersion:%u.%u.%u/n”,cap.driver,cap.card,cap.bus_info,(cap.version>>16)&0XFF,(cap.version>>8)&0XFF,cap.version&OXFF);

5. 帧格式：

1. VIDIOC_ENUM_FMT// 显示所有支持的格式

2. int ioctl(intfd, int request, struct v4l2_fmtdesc *argp);

3. structv4l2_fmtdesc

4. {

5. __u32 index; // 要查询的格式序号，应用程序设置

6. enumv4l2_buf_type type; // 帧类型，应用程序设置

7. __u32 flags; // 是否为压缩格式

8. __u8 description[32]; // 格式名称

9. __u32pixelformat; // 格式

10. __u32reserved[4]; // 保留

11. };

例：显示所有支持的格式

1. structv4l2_fmtdesc fmtdesc;

2. fmtdesc.index=0;

3. fmtdesc.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

4. printf("Supportformat:/n");

5. while(ioctl(fd,VIDIOC_ENUM_FMT,&fmtdesc)!=-1)

6. {

7. printf("/t%d.%s/n",fmtdesc.index+1,fmtdesc.description);

8. fmtdesc.index++;

9. }

// 查看或设置当前格式

VIDIOC_G_FMT,VIDIOC_S_FMT

// 检查是否支持某种格式

1. VIDIOC_TRY_FMT

2. int ioctl(intfd, int request, struct v4l2_format *argp);

3. structv4l2_format

4. {

5. enumv4l2_buf_type type;// 帧类型，应用程序设置

6. union fmt

7. {

8. structv4l2_pix_format pix;// 视频设备使用

9. structv4l2_window win;

10. structv4l2_vbi_format vbi;

11. structv4l2_sliced_vbi_format sliced;

12. __u8raw_data[200];

13. };

14. };

1. structv4l2_pix_format

2. {

3. __u32 width; // 帧宽，单位像素

4. __u32 height; // 帧高，单位像素

5. __u32pixelformat; // 帧格式

6. enum v4l2_fieldfield;

7. __u32bytesperline;

8. __u32 sizeimage;

9. enumv4l2_colorspace colorspace;

10. __u32 priv;

11. };

例：显示当前帧的相关信息

1. structv4l2_format fmt;

2. fmt.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

3. ioctl(fd,VIDIOC_G_FMT,&fmt);

4. printf(“Currentdata format information:

5. /n/twidth:%d/n/theight:%d/n”,fmt.fmt.width,fmt.fmt.height);

6. structv4l2_fmtdesc fmtdesc;

7. fmtdesc.index=0;

8. fmtdesc.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

9. while(ioctl(fd,VIDIOC_ENUM_FMT,&fmtdesc)!=-1)

10. {

11. if(fmtdesc.pixelformat& fmt.fmt.pixelformat)

12. {

13. printf(“/tformat:%s/n”,fmtdesc.description);

14. break;

15. }

16. fmtdesc.index++;

17. }

例：检查是否支持某种帧格式

1. structv4l2_format fmt;

2. fmt.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

3. fmt.fmt.pix.pixelformat=V4L2_PIX_FMT_RGB32;

4. if(ioctl(fd,VIDIOC_TRY_FMT,&fmt)==-1)

5. if(errno==EINVAL)

6. printf(“notsupport format RGB32!/n”);

6. 图像的缩放

1. VIDIOC_CROPCAP

2. int ioctl(int fd,int request, struct v4l2_cropcap *argp);

3. structv4l2_cropcap

4. {

5. enumv4l2_buf_type type;// 应用程序设置

6. struct v4l2_rectbounds;// 最大边界

7. struct v4l2_rectdefrect;// 默认值

8. structv4l2_fract pixelaspect;

9. };

// 设置缩放

1. VIDIOC_G_CROP,VIDIOC_S_CROP

2. int ioctl(intfd, int request, struct v4l2_crop *argp);

3. int ioctl(intfd, int request, const struct v4l2_crop *argp);

4. struct v4l2_crop

5. {

6. enumv4l2_buf_type type;// 应用程序设置

7. struct v4l2_rectc;

8. }

7. 申请和管理缓冲区，应用程序和设备有三种交换数据的方法，直接read/write ，内存映射(memorymapping) ，用户指针。这里只讨论 memorymapping.

// 向设备申请缓冲区

1. VIDIOC_REQBUFS

2. int ioctl(intfd, int request, struct v4l2_requestbuffers *argp);

3. structv4l2_requestbuffers

4. {

5. __u32 count; // 缓冲区内缓冲帧的数目

6. enumv4l2_buf_type type; // 缓冲帧数据格式

7. enum v4l2_memorymemory; // 区别是内存映射还是用户指针方式

8. __u32 reserved[2];

9. };

10.

11. enum v4l2_memoy{V4L2_MEMORY_MMAP,V4L2_MEMORY_USERPTR};

12. //count,type,memory都要应用程序设置

例：申请一个拥有四个缓冲帧的缓冲区

1. structv4l2_requestbuffers req;

2. req.count=4;

3. req.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

4. req.memory=V4L2_MEMORY_MMAP;

5. ioctl(fd,VIDIOC_REQBUFS,&req);

获取缓冲帧的地址，长度：

VIDIOC_QUERYBUF

int ioctl(intfd, int request, struct v4l2_buffer *argp);

1. structv4l2_buffer

2. {

3. __u32 index; //buffer 序号

4. enumv4l2_buf_type type; //buffer 类型

5. __u32 byteused; //buffer 中已使用的字节数

6. __u32 flags; // 区分是MMAP 还是USERPTR

7. enum v4l2_fieldfield;

8. struct timevaltimestamp;// 获取第一个字节时的系统时间

9. structv4l2_timecode timecode;

10. __u32 sequence;// 队列中的序号

11. enum v4l2_memorymemory;//IO 方式，被应用程序设置

12. union m

13. {

14. __u32 offset;// 缓冲帧地址，只对MMAP 有效

15. unsigned longuserptr;

16. };

17. __u32 length;// 缓冲帧长度

18. __u32 input;

19. __u32 reserved;

20. };

定义一个结构体来保存每个缓冲帧的地址和长度。

1. Struct buffer

2. {

3. void* start;

4. unsigned intlength;

5. }*buffers;

#include

void *mmap(void*addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);

//addr 映射起始地址，一般为NULL ，让内核自动选择

//length 被映射内存块的长度

//prot 标志映射后能否被读写，其值为PROT_EXEC,PROT_READ,PROT_WRITE,PROT_NONE

//flags 确定此内存映射能否被其他进程共享，MAP_SHARED,MAP_PRIVATE

//fd,offset, 确定被映射的内存地址

返回成功映射后的地址，不成功返回MAP_FAILED ((void*)-1);

int munmap(void*addr, size_t length);// 断开映射

//addr 为映射后的地址，length 为映射后的内存长度

例：将四个已申请到的缓冲帧映射到应用程序，用buffers 指针记录。

1. buffers =(buffer*)calloc (req.count, sizeof (*buffers));

2. if (!buffers) {

3. fprintf (stderr,"Out of memory/n");

4. exit(EXIT_FAILURE);

5. }

// 映射

1. for (unsignedint n_buffers = 0; n_buffers < req.count; ++n_buffers) {

2. struct v4l2_bufferbuf;

3. memset(&buf,0,sizeof(buf));

4. buf.type =V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

5. buf.memory =V4L2_MEMORY_MMAP;

6. buf.index =n_buffers;

7. // 查询序号为n_buffers 的缓冲区，得到其起始物理地址和大小

8. if (-1 == ioctl(fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf))

9. exit(-1);

10. buffers[n_buffers].length= buf.length;

11. // 映射内存

12. buffers[n_buffers].start=mmap (NULL,buf.length,PROT_READ | PROT_WRITE ,MAP_SHARED,fd, buf.m.offset);

13. if (MAP_FAILED== buffers[n_buffers].start)

14. exit(-1);

15. }

8. 缓冲区处理好之后，就可以开始获取数据了

1. // 启动/ 停止数据流

2. VIDIOC_STREAMON,VIDIOC_STREAMOFF

3. int ioctl(intfd, int request, const int *argp);

4. //argp 为流类型指针，如V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE.

5. 在开始之前，还应当把缓冲帧放入缓冲队列：

6. VIDIOC_QBUF// 把帧放入队列

7. VIDIOC_DQBUF// 从队列中取出帧

8. int ioctl(intfd, int request, struct v4l2_buffer *argp);

例：把四个缓冲帧放入队列，并启动数据流

1. unsigned int i;

2. enum v4l2_buf_typetype;

3. // 将缓冲帧放入队列

4. for (i = 0; i< 4; ++i)

5. {

6. structv4l2_buffer buf;

7. buf.type =V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

8. buf.memory =V4L2_MEMORY_MMAP;

9. buf.index = i;

10. ioctl (fd,VIDIOC_QBUF, &buf);

11. }

12. type =V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

13. ioctl (fd,VIDIOC_STREAMON, &type);

例：获取一帧并处理

1. structv4l2_buffer buf;

2. CLEAR (buf);

3. buf.type =V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

4. buf.memory =V4L2_MEMORY_MMAP;

5. // 从缓冲区取出一个缓冲帧

6. ioctl (fd,VIDIOC_DQBUF, &buf);

7. // 图像处理

8. process_image(buffers[buf.index].start);

9. // 将取出的缓冲帧放回缓冲区

10. ioctl (fd, VIDIOC_QBUF,&buf);

二：完整的代码及相应注释如下：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

typedef struct //定义一个结构体来记录每个缓冲帧映射后的地址和长度。
{
    void *start;
    int length;
}BUFTYPE;

BUFTYPE *user_buf;
int n_buffer = 0;

//打开摄像头设备
int open_camer_device()
{
    int fd;

     if((fd = open("/dev/video0",O_RDWR | O_NONBLOCK)) < 0) //以非阻塞的方式打开摄像头，返回摄像头的fd
    {
        perror("Fail to open");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    return fd;
}

int init_mmap(int fd)
{
    int i = 0;
    struct v4l2_requestbuffers reqbuf; //向驱动申请帧缓冲的请求，里面包含申请的个数

    bzero(&reqbuf,sizeof(reqbuf)); //查看Man手册，我们知道，这个是初始化reqbuf这个变量里边的值为0
    reqbuf.count = 4; //缓冲区内缓冲帧的数目
    reqbuf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; //缓冲帧数据格式
    reqbuf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP; //区别是内存映射还是用户指针方式,在这里是内存映射

    //申请视频缓冲区(这个缓冲区位于内核空间，需要通过mmap映射)
    //这一步操作可能会修改reqbuf.count的值，修改为实际成功申请缓冲区个数
    if(-1 == ioctl(fd,VIDIOC_REQBUFS,&reqbuf)) //向设备申请缓冲区
    {
        perror("Fail to ioctl 'VIDIOC_REQBUFS'");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    n_buffer = reqbuf.count; //把实际成功申请缓冲区个数的值赋给n_buffer这个变量，因为在申请的时候可能会修改reqbuf.count的值

    printf("n_buffer = %d\n",n_buffer);

    user_buf = calloc(reqbuf.count,sizeof(*user_buf)); //为这个结构体变量分配内存，这个结构体主要的目的保存的是
//每一个缓冲帧的地址和大小。
    if(user_buf == NULL)
    {
    fprintf(stderr,"Out of memory\n");
    exit(EXIT_FAILURE);
    }

/*******************************函数注释*********************************/
//将这些帧缓冲区从内核空间映射到用户空间，便于应用程序读取/处理视频数据;
//void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
//addr 映射起始地址，一般为NULL ，让内核自动选择
//length 被映射内存块的长度
//prot 标志映射后能否被读写，其值为PROT_EXEC,PROT_READ,PROT_WRITE, PROT_NONE
//flags 确定此内存映射能否被其他进程共享，MAP_SHARED,MAP_PRIVATE
//fd,offset, 确定被映射的内存地址
//返回成功映射后的地址，不成功返回MAP_FAILED ((void*)-1);
//int munmap(void *addr, size_t length);// 断开映射
//addr 为映射后的地址，length 为映射后的内存长度
/*******************************函数注释*********************************/

//思考：在mmap映射之后，在用户空间可以对视频采集的帧缓冲区进行怎样的操作？能否举个实例？
//在read_frame()的process_image(user_buf[buf.index].start,user_buf[buf.index].length)中可以找到答案
    for(i = 0; i < reqbuf.count; i ++)
    {
        struct v4l2_buffer buf;

        bzero(&buf,sizeof(buf));
        buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
        buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
        buf.index = i;

    //查询申请到内核缓冲区的信息
        if(-1 == ioctl(fd,VIDIOC_QUERYBUF,&buf)) //通过fd就可以找到内核的缓冲区么？
        {
        perror("Fail to ioctl : VIDIOC_QUERYBUF");
        exit(EXIT_FAILURE);
        }

        user_buf[i].length = buf.length;
        user_buf[i].start = //返回映射后的地址
        mmap( //关于mmap的注释，可参考上方
        NULL,/*start anywhere*/
        buf.length,
        PROT_READ | PROT_WRITE,
        MAP_SHARED,
        fd,buf.m.offset
        );
        if(MAP_FAILED == user_buf[i].start) //MAP_FAILED表示mmap没有成功映射，其返回的值
        {
        perror("Fail to mmap");
        exit(EXIT_FAILURE);
        }
    }

return 0;
}

/**********************注释*******************************************
//VIDIOC_ENUM_FMT// 显示所有支持的格式
//int ioctl(intfd, int request, struct v4l2_fmtdesc *argp);
//structv4l2_fmtdesc
//{
//__u32 index; // 要查询的格式序号，应用程序设置
//enumv4l2_buf_type type; // 帧类型，应用程序设置
//__u32 flags; // 是否为压缩格式
//__u8 description[32]; // 格式名称
//__u32pixelformat; // 格式
//__u32reserved[4]; // 保留
//};
*****************************注释*************************************/
/****************************注释*********************************************
//structv4l2_capability
//{
//__u8 driver[16]; // 驱动名字
//__u8 card[32]; // 设备名字
//__u8bus_info[32]; // 设备在系统中的位置
//__u32 version; // 驱动版本号
//__u32capabilities; // 设备支持的操作
//__u32reserved[4]; // 保留字段
//};
//capabilities 常用值:
//V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE // 是否支持图像获取
*******************************注释*******************************************/
/******************************注释********************************************
//structv4l2_format
//{
//enumv4l2_buf_type type;// 帧类型，应用程序设置
//union fmt
//{
//structv4l2_pix_format pix;// 视频设备使用
//structv4l2_window win;
//structv4l2_vbi_format vbi;
//structv4l2_sliced_vbi_format sliced;
//__u8raw_data[200];
//};
//};
********************************注释*******************************************/

//初始化视频设备
int init_camer_device(int fd)
{
    struct v4l2_fmtdesc fmt;
    struct v4l2_capability cap;
    struct v4l2_format stream_fmt;
    int ret;

    //当前视频设备支持的视频格式
    memset(&fmt,0,sizeof(fmt));
    fmt.index = 0;
    fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

    while((ret = ioctl(fd,VIDIOC_ENUM_FMT,&fmt)) == 0)
    {
        fmt.index ++ ;

        printf("{pixelformat = %c%c%c%c},description = '%s'\n",
        fmt.pixelformat & 0xff,(fmt.pixelformat >> 8)&0xff,
        (fmt.pixelformat >> 16) & 0xff,(fmt.pixelformat >> 24)&0xff,
        fmt.description);
    }

    //查询设备属性
    ret = ioctl(fd,VIDIOC_QUERYCAP,&cap);
    if(ret < 0){
    perror("FAIL to ioctl VIDIOC_QUERYCAP");
    exit(EXIT_FAILURE);
    }

    //判断是否是一个视频捕捉设备
    if(!(cap.capabilities & V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE))
    {
    printf("The Current device is not a video capture device\n");
    exit(EXIT_FAILURE);

    }

    //判断是否支持视频流形式
    if(!(cap.capabilities & V4L2_CAP_STREAMING))
    {
    printf("The Current device does not support streaming i/o\n");
    exit(EXIT_FAILURE);
    }

    //设置摄像头采集数据格式，如设置采集数据的
    //长,宽，图像格式(JPEG,YUYV,MJPEG等格式)
    stream_fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    stream_fmt.fmt.pix.width = 680;
    stream_fmt.fmt.pix.height = 480;
    stream_fmt.fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_MJPEG;
    stream_fmt.fmt.pix.field = V4L2_FIELD_INTERLACED;

    if(-1 == ioctl(fd,VIDIOC_S_FMT,&stream_fmt))
    {
    perror("Fail to ioctl");
    exit(EXIT_FAILURE);
    }

    //初始化视频采集方式(mmap)
    init_mmap(fd);

    return 0;
}

/************************注释**************************************************
//structv4l2_buffer
//{
//__u32 index; //buffer 序号
//enumv4l2_buf_type type; //buffer 类型
//__u32 byteused; //buffer 中已使用的字节数
//__u32 flags; // 区分是MMAP 还是USERPTR
//enum v4l2_fieldfield;
//struct timevaltimestamp;// 获取第一个字节时的系统时间
//structv4l2_timecode timecode;
//__u32 sequence;// 队列中的序号
//enum v4l2_memorymemory;//IO 方式，被应用程序设置
//union m
//{
//__u32 offset;// 缓冲帧地址，只对MMAP 有效
//unsigned longuserptr;
//};
//__u32 length;// 缓冲帧长度
//__u32 input;
//__u32 reserved;
//};
*****************************注释************************************************/

//开始采集数据
int start_capturing(int fd)    //启动视频采集后，驱动程序开始采集一帧数据，把采集的数据放入视频采集输入队列的第一个帧缓冲区，
{         //一帧数据采集完成，也就是第一个帧缓冲区存满一帧数据后，驱动程序将该帧缓冲区移至视频采集
  unsigned int i; //输出队列，等待应用程序从输出队列取出。驱动程序接下来采集下一帧数据，放入第二个帧缓冲区，
   enum v4l2_buf_type type;   //同样帧缓冲区存满下一帧数据后，被放入视频采集输出队列。所以在开始采集视频数据之前，
       //我们需要将申请的缓冲区放入视频采集输入队列中排队,这样视频采集输入队列中才有帧缓冲 //区，这样也才能保存我们才采集的数据

    //将申请的内核缓冲区放入视频采集输入队列中排队
    for(i = 0;i < n_buffer;i ++)
    {
        struct v4l2_buffer buf;

        bzero(&buf,sizeof(buf));
        buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
        buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
        buf.index = i;

        if(-1 == ioctl(fd,VIDIOC_QBUF,&buf)) //思考：申请的内核缓冲区和视频采集输入队列排队怎么联系起来的？ //貌似根本就没有与前面申请的缓冲区，
        { //不知道V4L2底层驱动是如何实现的，这有待自己进一步去深钻V4L2驱动的实现
                perror("Fail to ioctl 'VIDIOC_QBUF'");
                exit(EXIT_FAILURE);
        }

    }

    //开始采集数据
    type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; //在采集数据的时候，它是怎么和视频输入队列中的帧缓冲区联系起来的？ //参数中都没有给出，如何联系？
    if(-1 == ioctl(fd,VIDIOC_STREAMON,&type)) //这有得去深钻V4L2的底层驱动的实现，听说ioctl涉及79个回调函数
    {
        printf("i = %d.\n",i);
        perror("Fail to ioctl 'VIDIOC_STREAMON'");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    return 0;
}

//将采集好的数据放到文件中
int process_image(void *addr,int length) //思考一下addr是指啥？在read_frame()中可以找到答案，先可以跳过process_image，
{ //直接在read_frame函数中去看，在看的过程中，遇到process_image函数的时候再过来看
    FILE *fp;
    static int num = 0;
    char picture_name[20];

    // sprintf(picture_name,"test.avi"); //将一帧帧的数据存入test.avi文件中
    sprintf(picture_name,"picture%d.jpg",num ++); //格式化picture_name这个变量

    if((fp = fopen(picture_name,"w")) == NULL) //这个方式和上述的sprintf结合起来就实现了文件的自动命名，此方法可以借鉴一下
    {
        perror("Fail to fopen");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    fwrite(addr,length,1,fp); //从addr写到fp中
    usleep(500);

    fclose(fp);

    return 0;
}

int read_frame(int fd)
{
    struct v4l2_buffer buf;
    unsigned int i;

    bzero(&buf,sizeof(buf));
    buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;

    //从输出队列中去取缓冲区
    if(-1 == ioctl(fd,VIDIOC_DQBUF,&buf)) //buf和fd是怎样的一个连接方式或者说对应关系？也就是不明白，在ioctl中，    //是如何把这两者联系起来的
    {   //归根结底，一个问题就是搞清楚V4L2中的ioctl的具体底层驱动的实现，待需要再去钻吧！
        perror("Fail to ioctl 'VIDIOC_DQBUF'");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    assert(buf.index < n_buffer); //assert函数的作用是判断计算表达式 expression ，如果其值为假（即为0）， //那么它先向stderr打印一条出错信息,然后通过调用 abort 来终止程序运行。

    //读取进程空间的数据到一个文件中
    process_image(user_buf[buf.index].start,user_buf[buf.index].length);

    if(-1 == ioctl(fd,VIDIOC_QBUF,&buf)) //这个的作用是：将视频输出的缓冲帧放回到视频输入的缓冲区中去
    {
        perror("Fail to ioctl 'VIDIOC_QBUF'");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    return 1;
}

int mainloop(int fd) //这个mainloop()函数中主要涉及的知识就是select()函数了，可见上一篇我转载的博客
{
    int count = 10;

    while(count -- > 0)
    {
        for(;;)
        {
            fd_set fds;
            struct timeval tv;
            int r;

            FD_ZERO(&fds);
            FD_SET(fd,&fds);

            /*Timeout*/
            tv.tv_sec = 2;
            tv.tv_usec = 0;

            r = select(fd + 1,&fds,NULL,NULL,&tv);

                if(-1 == r)
                {
                    if(EINTR == errno)
                    continue;

                    perror("Fail to select");
                    exit(EXIT_FAILURE);
                }

                if(0 == r)
                {
                    fprintf(stderr,"select Timeout\n");
                    exit(EXIT_FAILURE);
                }

                if(read_frame(fd))
                break;

            }

        }

    return 0;

}

void stop_capturing(int fd)
{
    enum v4l2_buf_type type;

    type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    if(-1 == ioctl(fd,VIDIOC_STREAMOFF,&type))
    {
        perror("Fail to ioctl 'VIDIOC_STREAMOFF'");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    return;

}

void uninit_camer_device()
{
    unsigned int i;

    for(i = 0;i < n_buffer;i ++)
    {
        if(-1 == munmap(user_buf[i].start,user_buf[i].length))
        {
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

    }

    free(user_buf);

    return;

}

void close_camer_device(int fd)
{
    if(-1 == close(fd))
    {
        perror("Fail to close fd");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    return;

}

int main()
{
    int fd;

    fd = open_camer_device();

    init_camer_device(fd);

    start_capturing(fd);

    mainloop(fd);

    stop_capturing(fd);

    uninit_camer_device(fd);

    close_camer_device(fd);

    return 0;

}

0 0