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V4L2框架分析学习一

2014年10月07日 驱动开发 ⁄ 共 1505字 ⁄ 字号 暂无评论 ⁄ 阅读 1,095 次

V4L2框架分析学习一  http://www.techbulo.com/1193.html

V4L2框架分析学习二   http://www.techbulo.com/1198.html

 

1、概述

Video4Linux2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。凡是内核中的子系统都有抽象底层硬件的差异,为上层提供统一的接口和提取出公共代码避免代码冗余等好处。就像公司的老板一般都不会直接找底层的员工谈话,而是找部门经理了解情况,一个是因为底层屌丝人数多,意见各有不同,措辞也不准,部门经理会把情况汇总后再向上汇报;二个是老板时间宝贵。

V4L2支持三类设备:视频输入输出设备、VBI设备和radio设备(其实还支持更多类型的设备,暂不讨论),分别会在/dev目录下产生videoX、radioX和vbiX设备节点。我们常见的视频输入设备主要是摄像头,也是本文主要分析对象。下图V4L2在Linux系统中的结构图:

v4l2

Linux系统中视频输入设备主要包括以下四个部分:

字符设备驱动程序核心:V4L2本身就是一个字符设备,具有字符设备所有的特性,暴露接口给用户空间;

V4L2驱动核心:主要是构建一个内核中标准视频设备驱动的框架,为视频操作提供统一的接口函数;

平台V4L2设备驱动:在V4L2框架下,根据平台自身的特性实现与平台相关的V4L2驱动部分,包括注册video_device和v4l2_dev。

具体的sensor驱动:主要上电、提供工作时钟、视频图像裁剪、流IO开启等,实现各种设备控制方法供上层调用并注册v4l2_subdev。

V4L2的核心源码位于drivers/media/v4l2-core,源码以实现的功能可以划分为四类:

核心模块实现:由v4l2-dev.c实现,主要作用申请字符主设备号、注册class和提供video device注册注销等相关函数;

V4L2框架:由v4l2-device.c、v4l2-subdev.c、v4l2-fh.c、v4l2-ctrls.c等文件实现,构建V4L2框架;

Videobuf管理:由videobuf2-core.c、videobuf2-dma-contig.c、videobuf2-dma-sg.c、videobuf2-memops.c、videobuf2-vmalloc.c、v4l2-mem2mem.c等文件实现,完成videobuffer的分配、管理和注销。

Ioctl框架:由v4l2-ioctl.c文件实现,构建V4L2ioctl的框架。

2、V4L2框架

结构体v4l2_device、video_device、v4l2_subdev和v4l2_fh是搭建框架的主要元素。下图是V4L2框架的结构图:

V4L2-2

从上图V4L2框架是一个标准的树形结构,v4l2_device充当了父设备,通过链表把所有注册到其下的子设备管理起来,这些设备可以是GRABBER、VBI或RADIO。V4l2_subdev是子设备,v4l2_subdev结构体包含了对设备操作的ops和ctrls,这部分代码和硬件相关,需要驱动工程师根据硬件实现,像摄像头设备需要实现控制上下电、读取ID、饱和度、对比度和视频数据流打开关闭的接口函数。Video_device用于创建子设备节点,把操作设备的接口暴露给用户空间。V4l2_fh是每个子设备的文件句柄,在打开设备节点文件时设置,方便上层索引到v4l2_ctrl_handler,v4l2_ctrl_handler管理设备的ctrls,这些ctrls(摄像头设备)包括调节饱和度、对比度和白平衡等。

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