初始v4l2（六）-------根据虚拟驱动vivi的使用彻底分析摄像头驱动

　　前面的几篇文章已经分析了v4l2的框架，对框架的分析是比较粗浅的，能基本清楚函数之间的调用过程。但是很多内容并没有分析，比如说里面有很多ioctl，并没有分析哪些ioctl是必须的，也没有分析如何从应用程序去获得摄像头数据。在本篇文章中，将根据虚拟驱动vivi的使用彻底分析摄像头驱动。

　　要想分析使用过程，必须得到应用程序的源码。xawtv的源码可以从 http://www.kraxel.org/releases/xawtv。

　　在我们进行分析源码的时候，当然可以从xawtv的main函数进行分析，看看它涉及对vivi驱动程序有哪些系统调用，但是这个过程会非常的复杂，因为xawtv除了调用vivi驱动程序外，还有其他很多的工作。那么如何可以快速的了解它所涉及的调用呢？

　　利用strace命令，在linux命令行下输入：strace  -0  xawtv.log  xawtv。这样的话，xawtv中所涉及的所有open、read、ioctl这些系统调用都会记录在xawtv.log中。

　　1、open　　

　　2、ioctl(4,VIDIOC_QUERYCAP//获取设备支持的操作

　　3、ioctl(4,VIDIOC_G_FMT  //获取设备支持的视频格式

　　4、ioctl(4,VIDIOC_ENUM_FMT //列举格式

　　5、ioctl(4,VIDIOC_G_INPUT     //获得当前的使用源

　　6、ioctl(4,VIDIOC_ENUMINPUT //列举输入源

　　7、ioctl(4,VIDIOC_QUERYCTRL) //查询属性，比如亮度、对比度

　　8、for()

　　　　ioctl(4,VIDIOC_ENUMSTD //列举标准或制式

　　9、ioctl(4,VIDIOC_G_PARM

　　10、for()

　　　　　ioctl(4,VIDIOC_G_STD//获得当前使用的标准（制式）

　　11、ioctl(4,VIDIOC_G_CTRL) //获取当前的属性，比如说亮度是多少

　　12、ioctl(4,VIDIOC_TRY_FMT) //试试能否支持某种格式

　　13、ioctl(4,VIDIOC_S_FMT) //设置捕获视频的格式

　　14、ioctl(4,VIDIOC_REQBUFS)//请求系统分配的缓冲区，指向驱动提出申请内存的请求

　　15、ioctl(4,VIDIOC_QUERYBUF)//查询所分配的缓冲区，指向驱动查询申请到的内存

　　16、ioctl(4,VIDIOC_QBUF) //把缓冲区放入队列，指将空闲的内存加入可捕获视频的队列

　　17、ioctl(4,VIDIOC_STREAMON  //启动摄像头

　　18、ioctl(4,VIDIOC_S_CTRL  //设置属性

　　19、ioctl(4,VIDIOC_S_INPUT)设置输入源

　　20、ioctl(4,VIDIOC_S_STD //设置制式

　　21、for()

　　　　{

　　　　　　select()//就是poll机制，查询设备有没有数据，如果有数据的话，就去读取数据

　　　　　　ioctl(4,VIDIOC_DQBUF   /de-queue// 把缓冲区从队列中取出，指已经捕获好视频的内存拉出已捕获视频的队列

　　　　　　//处理

　　　　　　ioctl(4,VIDIOC_QBUF   //把缓冲区放入队列

　　　　}

　　　　static void*v4l2_open(char *device)

　　　　{　　　

　　　　　　open(device, O_RDWR)

　　　　　　if (-1 == xioctl(h->fd,VIDIOC_QUERYCAP,&h->cap,EINVAL))
　　　　　　goto err;

　　　　　　get_device_capabilities(h); //获得设备的性能

　　　　}

　　static void get_device_capabilities(struct v4l2_handle *h)
　　{

　　　　for () {
　　　　　　if (-1 == xioctl(h->fd, VIDIOC_ENUMINPUT, ))
　　　　　　break;
　　　　}
　　　　for () {
　　　　　　if (-1 == xioctl(h->fd, VIDIOC_ENUMSTD, ))
　　　　　　break;
　　　　}
　　　　for () {
　　　　　　if (-1 == xioctl(h->fd, VIDIOC_ENUM_FMT, ))
　　　　　　break;
　　　　}

　　　　ioctl(h->fd,VIDIOC_G_PARM,);

　　　　/* controls */
　　　　for (i = 0; i < MAX_CTRL; i++) {
　　　　　　if (-1 == xioctl(h->fd, VIDIOC_QUERYCTRL, ) 
　　　　}
　　}

　　static int v4l2_read_attr(struct ng_attribute *attr)

　　{

　　　　xioctl(h->fd,VIDIOC_G_CTRL,);

　　　　xioctl(h->fd,VIDIOC_G_STD,);

　　　　xioctl(h->fd,VIDIOC_G_INPUT,);

　　}

　　static int v4l2_start_streaming(struct v4l2_handle *h, int buffers)

　　{　　　

　　　　if (-1 == xioctl(h->fd, VIDIOC_REQBUFS, &h->reqbufs, 0))
　　　　　　return -1;

　　　　for(){

　　　　　　if (-1 == xioctl(h->fd, VIDIOC_QUERYBUF, &h->buf_v4l2[i], 0))
　　　　　　　　return -1;

　　　　　　mmap()//映射地址

　　　　}

　　　　v4l2_queue_all(h);

　　　　　　v4l2_queue_buffer

　　　　　　　　 rc = xioctl(h->fd,VIDIOC_QBUF,

　　　　/* start capture */
　　　　if (-1 == xioctl(h->fd,VIDIOC_STREAMON

　　　}

　　简单梳理一下上面的过程：通过v4l2_read_attr获得某些特性，然后在v4l2_start_streaming函数中，请求系统分配的缓冲区。由于不知道所分配的缓冲区的首地址、大小等信息，于是利用for循环，对于分配的每个缓冲区都查询该buffer，调用mmap函数作一定的映射，从而应用程序可以利用映射得到的地址对该缓冲区进行访问；利用for循环，把buf放入队列；最后调用streamon来启动摄像头。

　　　static void v4l2_write_attr(struct ng_attribute *attr, int value)

　　　{

　　　　　xioctl(h->fd,VIDIOC_S_CTRL,);

　　　　　xioctl(h->fd,VIDIOC_S_STD,);

　　　　　xioctl(h->fd,VIDIOC_S_INPUT,);

　　　}

　v4l2_nextframe

　　　static int v4l2_waiton(struct v4l2_handle *h)

　　　{

　　　　　select(h->fd + 1, &rdset, NULL, NULL, &tv)//来查询有没有数据

　　　　　//以前已经通过mmap获得buf的地址，就可以直接访问缓冲区里面的数据

　　　　　xioctl(h->fd,VIDIOC_DQBUF,&buf, 0)//把缓冲区从队列中取出来

　　　}

　　   从上面大概的可以理解，虚拟摄像头里面的数据是如何获得的？

　　　1）应用程序调用VIDIOC_REQBUFS来请求系统分配缓冲区；

　　　2）调用VIDIOC_QUERYBUF来查询分配的缓冲区；

　　　3）调用mmap函数让应用程序知道以后去哪个地址访问缓冲区；

　　　4）调用VIDIOC_QBUF把这些缓冲区放入驱动程序里的某个队列中；

　　　5）调用VIDIO_STREAMON来启动摄像头；

　　　6）调用select函数来查询有没有数据，如果驱动程序有了数据，就会把应用程序给唤醒；

　　　7）唤醒之后应用程序会调用VIDIOC_DQBUF获得buf的信息，然后进行处理，处理完后再次放入队列。

　　XAWtv的几大函数：

　　1、V4l2_open

　　2、V4l2_read/write_attr

　　3、v4l2_start_streaming

　　4、v4l2_nextframe--->v4l2_waiton

　　现在我们来做这样的一件事情，找出最简版本的vivi ioctl的驱动程序。上一篇博客中已经分析，当应用程序调用ioctl时，就会调用video_ioctl2，从而根据ioctl不同的cmd来调用vivi_ioctl_ops。　　

　　static const struct v4l2_file_operations vivi_fops = {
　　　　.owner = THIS_MODULE,
　　　　.open = v4l2_fh_open,
　　　　.release = vivi_close,
　　　　.read = vivi_read,
　　　　.poll = vivi_poll,
　　　　.unlocked_ioctl = video_ioctl2, /* V4L2 ioctl handler */
　　　　.mmap = vivi_mmap,
　　};

　　static const struct v4l2_ioctl_ops vivi_ioctl_ops = {

　　/*表明它是一个摄像头设备*/
　　.vidioc_querycap = vidioc_querycap,

　　/*枚举、获得、测试、设置摄像头的数据格式*/
　　.vidioc_enum_fmt_vid_cap = vidioc_enum_fmt_vid_cap,
　　.vidioc_g_fmt_vid_cap = vidioc_g_fmt_vid_cap,
　　.vidioc_try_fmt_vid_cap = vidioc_try_fmt_vid_cap,
　　.vidioc_s_fmt_vid_cap = vidioc_s_fmt_vid_cap,

　　/*缓冲去操作：申请、查询、放入队列、取出队列*/
　　.vidioc_reqbufs = vidioc_reqbufs,
　　.vidioc_querybuf = vidioc_querybuf,
　　.vidioc_qbuf = vidioc_qbuf,
　　.vidioc_dqbuf = vidioc_dqbuf,
　　/*启动/停止*/
　　.vidioc_streamon = vidioc_streamon,
　　.vidioc_streamoff = vidioc_streamoff,

　　/上面的摄像头驱动程序是必须的*/

　　/*下面的这些驱动程序不是必须的，缺少了这些东西，虽然功能不太完全，但至少还能运行*/

　　.vidioc_enum_input = vidioc_enum_input, //枚举输入源，输入源1、输入源2等等
　　.vidioc_g_input = vidioc_g_input,//获得输入源
　　.vidioc_s_input = vidioc_s_input,//设置输入源

　　/*用于设置、列举、获得TV制式，用来表示模拟信号的，对于数字摄像头，这个是没用处的*/

　　.vidioc_s_std = vidioc_s_std,　

　　.tvnorms = V4L2_STD_525_60,用于VIDIOC_ENUMSTD
　　.current_norm = V4L2_STD_NTSC_M,//用于VIDIOC_G_STD

　　};