2019年12月4日Linux开发手记

OK，经过昨天对V4L2工作流程的学习，现在已经大体了解了V4L2的工作原理，现在开始对V4L2的API的学习，目标：1、打开摄像头 2、储存图像 3、关闭摄像头，API网址：Linux Media Infrastructure userspace API — The Linux Kernel documentation https://linuxtv.org/downloads/v4l-dvb-apis/media_uapi.html

具体流程如下：

1、打开设备：

static void open_device()

{

dev_name = "/dev/video0";

fd = open(dev_name, O_RDWR /* required */ | O_NONBLOCK, 0);

}

2、初始化设备：

static void init_device()

介于初始化设备函数过于复杂，这里就直接copy官方例程中的init_device()函数，此处就不多做叙述了，例程：https://blog.csdn.net/snow_rain_1314/article/details/85072669 。在初始化设备时主要完成了对用户空间的获取，图像格式以及I/O模式的确定等，这里我们的I/O模式为内存映射即Memory Mapping（MMAP）模式。

3、捕获图像：

static void start_capturing(void)

{

unsigned int i;

enum v4l2_buf_type type;

for (i = 0; i < n_buffers; ++i) {

struct v4l2_buffer buf;

CLEAR(buf);

buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;

buf.index = i;

if (-1 == xioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf))

errno_exit("VIDIOC_QBUF");

}

type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

if (-1 == xioctl(fd, VIDIOC_STREAMON, &type))

errno_exit("VIDIOC_STREAMON");

}

4、主循环

static void mainloop(void)

{

unsigned int count;

count = frame_count;//帧数70

while (count-- > 0) {

for (;;) {/*select()机制中提供一fd_set的数据结构，实际上是一long类型的数组，

每一个数组元素都能与一打开的文件句柄(不管是socket句柄，还是其他文件或命名管道或设备句柄)建立联系，

当调用select()时，由内核根据IO状态修改fd_set的内容，由此来通知执行了select()的进程哪一socket或文件可读*/

fd_set fds;

struct timeval tv;//时间值

int r;

FD_ZERO(&fds); /*将set清零使集合中不含任何fd*/

FD_SET(fd, &fds);/*将fd加入set集合*/

/* Timeout. */

tv.tv_sec = 2; //2s

tv.tv_usec = 0;//0微妙

r = select(fd + 1, &fds, NULL, NULL, &tv);//select操作，用于确定一个或多个套接口的状态，返回满足条件的套接口的数目,最多只等待两秒，

if (-1 == r) { //所有描述符集清零

if (EINTR == errno)//如果错误类型为4（中断系统呼叫）

continue;

errno_exit("select");

}

if (0 == r) { //超时

fprintf(stderr, "select timeout\\n");

exit(EXIT_FAILURE);

}

if (read_frame())//读取帧

break;

/* EAGAIN - continue select loop. */

}

}

}

5、在主循环的过程中读取帧

static int read_frame(void)

{

struct v4l2_buffer buf;//v4l2中临时缓冲器

unsigned int i;

CLEAR(buf);

buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;

if (-1 == xioctl(fd, VIDIOC_DQBUF, &buf)) {

switch (errno) {

case EAGAIN:

return 0;

case EIO:

/* Could ignore EIO, see spec. */

/* fall through */

default:

errno_exit("VIDIOC_DQBUF");

}

}

assert(buf.index < n_buffers);//断言，索引小于缓冲区个数

process_image(buffers[buf.index].start, buf.bytesused);//进程映射

if (-1 == xioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf))

errno_exit("VIDIOC_QBUF");

}

6、读取帧时开始存储图像

static void process_image(const void *p, int size)

{

FILE *fp = fopen("a.jpg","w");

if (out_buf)

{

fwrite(p, size, 1, fp);

fclose(fp);

//printf("1");

}

fflush(stderr);

fprintf(stderr, "Can not open it!\n");

fflush(stdout);

}

7、停止捕获

static void stop_capturing(void)

{

enum v4l2_buf_type type;

switch (io) {

case IO_METHOD_READ:

/* Nothing to do. */

break;

case IO_METHOD_MMAP:

case IO_METHOD_USERPTR:

type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

if (-1 == xioctl(fd, VIDIOC_STREAMOFF, &type))

errno_exit("VIDIOC_STREAMOFF");

break;

}

}

8、释放内存

static void uninit_device(void)

{

unsigned int i;

switch (io) {

case IO_METHOD_READ:

free(buffers[0].start);

break;

case IO_METHOD_MMAP:

for (i = 0; i < n_buffers; ++i)

if (-1 == munmap(buffers[i].start, buffers[i].length))

errno_exit("munmap");

break;

case IO_METHOD_USERPTR:

for (i = 0; i < n_buffers; ++i)

free(buffers[i].start);

break;

}

free(buffers);

}

9、关闭设备

static void close_device(void)

{

if (-1 == close(fd))

errno_exit("close");

fd = -1;

}

10、输出异常

fprintf(stderr, "\\n");

使用V4L2打开摄像头获取图像的流程就是这样，下一步就是使用python调用这个程序，取代cv2.imwrite。