arm板上最简单的使用v4l2使用USB摄像头捕获图像的例子

时间:2021-06-10 16:09:07

首先我使用的linux系统是字符界面的,很想找一个最简单的USB摄像头程序进行摄像头测试。可是找了半天不是不能用就是太复杂,不方便测试也不方便入门学习。国外的要收费,国内的好不容易找到一个,还有BUG,又用不了。

找到了L4V2 api官方测试程序,弄了半天总算有点明白了。稍微做了改动。

这个程序是使用YUV格式保存,并且通过stdio输出,这样做的目的是方便重定向到下一个转换程序。但是对于着急需要测试和入门学习的人来说,就是隔靴搔痒了。

所以,我将程序稍微修改了一下。当只要求拍摄一幅图片时,就自动将其保存为bmp文件,这样就可以快速对摄像头进行测试。

这个程序没有库的依赖,是最最简单和轻量级的。

这里我的摄像头是video4,其实也可以单独指定。


v4l2grab.h

 
#ifndef __V4LGRAB_H__
#define __V4LGRAB_H__
 
 
#include <stdio.h>
 
  
#define FALSE 0
#define TRUE 1
 
typedef unsigned char  BYTE;
typedef unsigned short WORD;
typedef unsigned long  DWORD;
 
/**/
#pragma pack(push)
#pragma pack(2) 
typedef struct tagBITMAPFILEHEADER{
 
     WORD     bfType;                // the flag of bmp, value is "BM"
     DWORD    bfSize;                // size BMP file ,unit is bytes
     DWORD    bfReserved;            // 0
     DWORD    bfOffBits;             // must be 54
 
 
}BITMAPFILEHEADER;
 
  
typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{
 
     DWORD    biSize;                // must be 0x28
     DWORD    biWidth;           //
     DWORD    biHeight;          //
     WORD     biPlanes;          // must be 1
     WORD     biBitCount;            //
     DWORD    biCompression;         //
     DWORD    biSizeImage;       //
     DWORD    biXPelsPerMeter;   //
     DWORD    biYPelsPerMeter;   //
     DWORD    biClrUsed;             //
     DWORD    biClrImportant;        //
 
}BITMAPINFOHEADER;
 
typedef struct tagRGBQUAD{
 
     BYTE rgbBlue;
     BYTE rgbGreen;
     BYTE rgbRed;
     BYTE rgbReserved;
 
}RGBQUAD;
 
#pragma pack(pop) 
//if successful return 1,or else return 0
int openVideo();
int closeVideo();
 
 
 
#endif //__V4LGRAB_H___


----------------------.c代码分割线--------

/*
 *  V4L2 video capture example
 *
 *  This program can be used and distributed without restrictions.
 * 
 *      This program is provided with the V4L2 API
 * see http://linuxtv.org/docs.php for more information
 *  http://www.linuxtv.org/downloads/v4l-dvb-apis/capture-example.html
 *  modify by  mayy02@163.com
 */


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>


#include <getopt.h>             /* getopt_long() */


#include <fcntl.h>              /* low-level i/o */
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/ioctl.h>


#include <linux/videodev2.h>
#include "v4l2grab.h"


#define CLEAR(x) memset(&(x), 0, sizeof(x))


enum io_method {
        IO_METHOD_READ,
        IO_METHOD_MMAP,
        IO_METHOD_USERPTR,
};


struct buffer {
        void   *start;
        size_t  length;
};


static char            *dev_name;
static enum io_method   io = IO_METHOD_MMAP;
static int              fd = -1;
struct buffer          *buffers;
static unsigned int     n_buffers;
static int              out_buf;
static int              force_format;
static int              frame_count = 70;


static void errno_exit(const char *s)
{
        fprintf(stderr, "%s error %d, %s\n", s, errno, strerror(errno));
        exit(EXIT_FAILURE);
}


static int xioctl(int fh, int request, void *arg)
{
        int r;


        do {
                r = ioctl(fh, request, arg);
        } while (-1 == r && EINTR == errno);


        return r;
}


int yuyv_2_rgb888(unsigned char *inp, int size, unsigned char *outp)
{
 
int           i,j;
unsigned char y1,y2,u,v;
int r1,g1,b1,r2,g2,b2;
 
    for(i=0;i<480;i++)
    {
for(j=0;j<320;j++)
{
y1 = *( inp + (i*320+j)*4);
u  = *( inp + (i*320+j)*4 + 1);
y2 = *( inp + (i*320+j)*4 + 2);
v  = *( inp + (i*320+j)*4 + 3);
 
r1 = y1 + 1.042*(v-128);
g1 = y1 - 0.34414*(u-128) - 0.71414*(v-128);
b1 = y1 + 1.772*(u-128);
 
r2 = y2 + 1.042*(v-128);
g2 = y2 - 0.34414*(u-128) - 0.71414*(v-128);
b2 = y2 + 1.772*(u-128);
 
if(r1>255)
r1 = 255;
else if(r1<0)
r1 = 0;
 
if(b1>255)
b1 = 255;
else if(b1<0)
b1 = 0;
 
if(g1>255)
g1 = 255;
else if(g1<0)
g1 = 0;
 
if(r2>255)
r2 = 255;
else if(r2<0)
r2 = 0;
 
if(b2>255)
b2 = 255;
else if(b2<0)
b2 = 0;
 
if(g2>255)
g2 = 255;
else if(g2<0)
g2 = 0;
 
*(outp + ((480-1-i)*320+j)*6    ) = (unsigned char)b1;
*(outp + ((480-1-i)*320+j)*6 + 1) = (unsigned char)g1;
*(outp + ((480-1-i)*320+j)*6 + 2) = (unsigned char)r1;
*(outp + ((480-1-i)*320+j)*6 + 3) = (unsigned char)b2;
*(outp + ((480-1-i)*320+j)*6 + 4) = (unsigned char)g2;
*(outp + ((480-1-i)*320+j)*6 + 5) = (unsigned char)r2;
 
}
}
    printf("change to RGB OK \n");
 
}


#define BMP      "cam1.bmp"
 
#define  IMAGEWIDTH    640
#define  IMAGEHEIGHT   480
/* add by mayy : 640*480 */
void save_as_bmp(char *bufp, int size)
{


    FILE * fp1,* fp2;
 
    BITMAPFILEHEADER   bf;
    BITMAPINFOHEADER   bi;
    unsigned char output_buffer[IMAGEWIDTH*IMAGEHEIGHT*3];
 
    fp1 = fopen(BMP, "wb");
    if(!fp1){
printf("open "BMP"error\n");
return;
}
 
//Set BITMAPINFOHEADER
bi.biSize = 40;
bi.biWidth = IMAGEWIDTH;
bi.biHeight = IMAGEHEIGHT;
bi.biPlanes = 1;
bi.biBitCount = 24;
bi.biCompression = 0;
bi.biSizeImage = IMAGEWIDTH*IMAGEHEIGHT*3;
bi.biXPelsPerMeter = 0;
bi.biYPelsPerMeter = 0;
bi.biClrUsed = 0;
bi.biClrImportant = 0;
  
 
    //Set BITMAPFILEHEADER
    bf.bfType = 0x4d42;
    bf.bfSize = 54 + bi.biSizeImage;    
bf.bfReserved = 0;
    bf.bfOffBits = 54;


   // fwrite(buffers[0].start, 640*480*2, 1, fp2);
    //printf("save "YUV"OK\n");
     
    yuyv_2_rgb888(bufp, size,output_buffer);
    fwrite(&bf, 14, 1, fp1);
    fwrite(&bi, 40, 1, fp1);   
    fwrite(output_buffer, bi.biSizeImage, 1, fp1);
    printf("save "BMP" OK\n");
     
     
    fclose(fp1);
}


static void process_image(const void *p, int size)
{
        if (out_buf)
                fwrite(p, size, 1, stdout);
// save_as_bmp((char *)p, size);


        fflush(stderr);
        fprintf(stderr, ".");
        fflush(stdout);
}


static int read_frame(void)
{
        struct v4l2_buffer buf;
        unsigned int i;


        switch (io) {
        case IO_METHOD_READ:
                if (-1 == read(fd, buffers[0].start, buffers[0].length)) {
                        switch (errno) {
                        case EAGAIN:
                                return 0;


                        case EIO:
                                /* Could ignore EIO, see spec. */


                                /* fall through */


                        default:
                                errno_exit("read");
                        }
                }


                process_image(buffers[0].start, buffers[0].length);
                break;


        case IO_METHOD_MMAP:
                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);


                process_image(buffers[buf.index].start, buf.bytesused);


                if (-1 == xioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf))
                        errno_exit("VIDIOC_QBUF");
                break;


        case IO_METHOD_USERPTR:
                CLEAR(buf);


                buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
                buf.memory = V4L2_MEMORY_USERPTR;


                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");
                        }
                }


                for (i = 0; i < n_buffers; ++i)
                        if (buf.m.userptr == (unsigned long)buffers[i].start
                            && buf.length == buffers[i].length)
                                break;


                assert(i < n_buffers);


                process_image((void *)buf.m.userptr, buf.bytesused);


                if (-1 == xioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf))
                        errno_exit("VIDIOC_QBUF");
                break;
        }


        return 1;
}


static void mainloop(void)
{
        unsigned int count;
int photo=0;


        count = frame_count;


        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;
                                errno_exit("select");
                        }


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


                        if (read_frame())
                                break;
                        /* EAGAIN - continue select loop. */
                }
        }
if(frame_count == 1){
save_as_bmp(buffers[0].start, buffers[0].length);
}
}


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;
        }
}


static void start_capturing(void)
{
        unsigned int i;
        enum v4l2_buf_type type;


        switch (io) {
        case IO_METHOD_READ:
                /* Nothing to do. */
                break;


        case IO_METHOD_MMAP:
                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");
                break;


        case IO_METHOD_USERPTR:
                for (i = 0; i < n_buffers; ++i) {
                        struct v4l2_buffer buf;


                        CLEAR(buf);
                        buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
                        buf.memory = V4L2_MEMORY_USERPTR;
                        buf.index = i;
                        buf.m.userptr = (unsigned long)buffers[i].start;
                        buf.length = buffers[i].length;


                        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");
                break;
        }
}


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);
}


static void init_read(unsigned int buffer_size)
{
        buffers = calloc(1, sizeof(*buffers));


        if (!buffers) {
                fprintf(stderr, "Out of memory\n");
                exit(EXIT_FAILURE);
        }


        buffers[0].length = buffer_size;
        buffers[0].start = malloc(buffer_size);


        if (!buffers[0].start) {
                fprintf(stderr, "Out of memory\n");
                exit(EXIT_FAILURE);
        }
}


static void init_mmap(void)
{
        struct v4l2_requestbuffers req;


        CLEAR(req);


        req.count = 4;
        req.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
        req.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;


        if (-1 == xioctl(fd, VIDIOC_REQBUFS, &req)) {
                if (EINVAL == errno) {
                        fprintf(stderr, "%s does not support "
                                 "memory mapping\n", dev_name);
                        exit(EXIT_FAILURE);
                } else {
                        errno_exit("VIDIOC_REQBUFS");
                }
        }


        if (req.count < 2) {
                fprintf(stderr, "Insufficient buffer memory on %s\n",
                         dev_name);
                exit(EXIT_FAILURE);
        }


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


        if (!buffers) {
                fprintf(stderr, "Out of memory\n");
                exit(EXIT_FAILURE);
        }


        for (n_buffers = 0; n_buffers < req.count; ++n_buffers) {
                struct v4l2_buffer buf;


                CLEAR(buf);


                buf.type        = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
                buf.memory      = V4L2_MEMORY_MMAP;
                buf.index       = n_buffers;


                if (-1 == xioctl(fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf))
                        errno_exit("VIDIOC_QUERYBUF");


                buffers[n_buffers].length = buf.length;
                buffers[n_buffers].start =
                        mmap(NULL /* start anywhere */,
                              buf.length,
                              PROT_READ | PROT_WRITE /* required */,
                              MAP_SHARED /* recommended */,
                              fd, buf.m.offset);


                if (MAP_FAILED == buffers[n_buffers].start)
                        errno_exit("mmap");
        }
}


static void init_userp(unsigned int buffer_size)
{
        struct v4l2_requestbuffers req;


        CLEAR(req);


        req.count  = 4;
        req.type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
        req.memory = V4L2_MEMORY_USERPTR;


        if (-1 == xioctl(fd, VIDIOC_REQBUFS, &req)) {
                if (EINVAL == errno) {
                        fprintf(stderr, "%s does not support "
                                 "user pointer i/o\n", dev_name);
                        exit(EXIT_FAILURE);
                } else {
                        errno_exit("VIDIOC_REQBUFS");
                }
        }


        buffers = calloc(4, sizeof(*buffers));


        if (!buffers) {
                fprintf(stderr, "Out of memory\n");
                exit(EXIT_FAILURE);
        }


        for (n_buffers = 0; n_buffers < 4; ++n_buffers) {
                buffers[n_buffers].length = buffer_size;
                buffers[n_buffers].start = malloc(buffer_size);


                if (!buffers[n_buffers].start) {
                        fprintf(stderr, "Out of memory\n");
                        exit(EXIT_FAILURE);
                }
        }
}


static void init_device(void)
{
        struct v4l2_capability cap;
        struct v4l2_cropcap cropcap;
        struct v4l2_crop crop;
        struct v4l2_format fmt;
        unsigned int min;


        if (-1 == xioctl(fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap)) {
                if (EINVAL == errno) {
                        fprintf(stderr, "%s is no V4L2 device\n",
                                 dev_name);
                        exit(EXIT_FAILURE);
                } else {
                        errno_exit("VIDIOC_QUERYCAP");
                }
        }


        if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE)) {
                fprintf(stderr, "%s is no video capture device\n",
                         dev_name);
                exit(EXIT_FAILURE);
        }


        switch (io) {
        case IO_METHOD_READ:
                if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_READWRITE)) {
                        fprintf(stderr, "%s does not support read i/o\n",
                                 dev_name);
                        exit(EXIT_FAILURE);
                }
                break;


        case IO_METHOD_MMAP:
        case IO_METHOD_USERPTR:
                if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_STREAMING)) {
                        fprintf(stderr, "%s does not support streaming i/o\n",
                                 dev_name);
                        exit(EXIT_FAILURE);
                }
                break;
        }




        /* Select video input, video standard and tune here. */




        CLEAR(cropcap);


        cropcap.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;


        if (0 == xioctl(fd, VIDIOC_CROPCAP, &cropcap)) {
                crop.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
                crop.c = cropcap.defrect; /* reset to default */


                if (-1 == xioctl(fd, VIDIOC_S_CROP, &crop)) {
                        switch (errno) {
                        case EINVAL:
                                /* Cropping not supported. */
                                break;
                        default:
                                /* Errors ignored. */
                                break;
                        }
                }
        } else {
                /* Errors ignored. */
        }




        CLEAR(fmt);


        fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
        if (force_format) {
                fmt.fmt.pix.width       = 640;
                fmt.fmt.pix.height      = 480;
                fmt.fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_YUYV;
                fmt.fmt.pix.field       = V4L2_FIELD_INTERLACED;


                if (-1 == xioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt))
                        errno_exit("VIDIOC_S_FMT");


                /* Note VIDIOC_S_FMT may change width and height. */
        } else {
                /* Preserve original settings as set by v4l2-ctl for example */
                if (-1 == xioctl(fd, VIDIOC_G_FMT, &fmt))
                        errno_exit("VIDIOC_G_FMT");
        }


        /* Buggy driver paranoia. */
        min = fmt.fmt.pix.width * 2;
        if (fmt.fmt.pix.bytesperline < min)
                fmt.fmt.pix.bytesperline = min;
        min = fmt.fmt.pix.bytesperline * fmt.fmt.pix.height;
        if (fmt.fmt.pix.sizeimage < min)
                fmt.fmt.pix.sizeimage = min;


        switch (io) {
        case IO_METHOD_READ:
                init_read(fmt.fmt.pix.sizeimage);
                break;


        case IO_METHOD_MMAP:
                init_mmap();
                break;


        case IO_METHOD_USERPTR:
                init_userp(fmt.fmt.pix.sizeimage);
                break;
        }
}


static void close_device(void)
{
        if (-1 == close(fd))
                errno_exit("close");


        fd = -1;
}


static void open_device(void)
{
        struct stat st;


        if (-1 == stat(dev_name, &st)) {
                fprintf(stderr, "Cannot identify '%s': %d, %s\n",
                         dev_name, errno, strerror(errno));
                exit(EXIT_FAILURE);
        }


        if (!S_ISCHR(st.st_mode)) {
                fprintf(stderr, "%s is no device\n", dev_name);
                exit(EXIT_FAILURE);
        }


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


        if (-1 == fd) {
                fprintf(stderr, "Cannot open '%s': %d, %s\n",
                         dev_name, errno, strerror(errno));
                exit(EXIT_FAILURE);
        }
}
/*
  cam1 -d /dev/video4 -r -o -f -c 1
*/
static void usage(FILE *fp, int argc, char **argv)
{
        fprintf(fp,
                 "Usage: %s [options]\n\n"
                 "Version 1.3\n"
                 "Options:\n"
                 "-d | --device name   Video device name [%s]\n"
                 "-h | --help          Print this message\n"
                 "-m | --mmap          Use memory mapped buffers [default]\n"
                 "-r | --read          Use read() calls\n"
                 "-u | --userp         Use application allocated buffers\n"
                 "-o | --output        Outputs stream to stdout\n"
                 "-f | --format        Force format to 640x480 YUYV\n"
                 "-c | --count         Number of frames to grab [%i]\n"
                 "",
                 argv[0], dev_name, frame_count);
}


static const char short_options[] = "d:hmruofc:";


static const struct option
long_options[] = {
        { "device", required_argument, NULL, 'd' },
        { "help",   no_argument,       NULL, 'h' },
        { "mmap",   no_argument,       NULL, 'm' },
        { "read",   no_argument,       NULL, 'r' },
        { "userp",  no_argument,       NULL, 'u' },
        { "output", no_argument,       NULL, 'o' },
        { "format", no_argument,       NULL, 'f' },
        { "count",  required_argument, NULL, 'c' },
        { 0, 0, 0, 0 }
};


int main(int argc, char **argv)
{
        dev_name = "/dev/video4";


        for (;;) {
                int idx;
                int c;


                c = getopt_long(argc, argv,
                                short_options, long_options, &idx);


                if (-1 == c)
                        break;


                switch (c) {
                case 0: /* getopt_long() flag */
                        break;


                case 'd':
                        dev_name = optarg;
                        break;


                case 'h':
                        usage(stdout, argc, argv);
                        exit(EXIT_SUCCESS);


                case 'm':
                        io = IO_METHOD_MMAP;
                        break;


                case 'r':
                        io = IO_METHOD_READ;
                        break;


                case 'u':
                        io = IO_METHOD_USERPTR;
                        break;


                case 'o':
                        out_buf++;
                        break;


                case 'f':
                        force_format++;
                        break;


                case 'c':
                        errno = 0;
                        frame_count = strtol(optarg, NULL, 0);
                        if (errno)
                                errno_exit(optarg);
                        break;


                default:
                        usage(stderr, argc, argv);
                        exit(EXIT_FAILURE);
                }
        }


        open_device();
        init_device();
        start_capturing();
        mainloop();
        stop_capturing();
        uninit_device();
        close_device();
        fprintf(stderr, "\n");
        return 0;
}