通过虚拟驱动vivi分析摄像头驱动

时间:2022-03-17 23:35:50

Linux摄像头驱动学习之:(二)通过虚拟驱动vivi分析摄像头驱动

一、通过指令 "strace -o xawtv.log xawtv" 得到以下调用信息:
  // 1~7都是在v4l2_open里调用
  1. open
  2. ioctl(4, VIDIOC_QUERYCAP
  // 3~7 都是在get_device_capabilities里调用
  3. for()
   ioctl(4, VIDIOC_ENUMINPUT // 列举输入源,VIDIOC_ENUMINPUT/VIDIOC_G_INPUT/VIDIOC_S_INPUT不是必需的
  4. for()
   ioctl(4, VIDIOC_ENUMSTD // 列举标准(制式), 不是必需的
  5. for()
   ioctl(4, VIDIOC_ENUM_FMT // 列举格式
  6. ioctl(4, VIDIOC_G_PARM
  7. for()
   ioctl(4, VIDIOC_QUERYCTRL // 查询属性(比如说亮度值最小值、最大值、默认值)
  // 8~10都是通过v4l2_read_attr来调用的
  8. ioctl(4, VIDIOC_G_STD // 获得当前使用的标准(制式), 不是必需的
  9. ioctl(4, VIDIOC_G_INPUT
  10. ioctl(4, VIDIOC_G_CTRL // 获得当前属性, 比如亮度是多少
  11. ioctl(4, VIDIOC_TRY_FMT // 试试能否支持某种格式
  12. ioctl(4, VIDIOC_S_FMT // 设置摄像头使用某种格式
  // 13~16在v4l2_start_streaming
  13. ioctl(4, VIDIOC_REQBUFS // 请求系统分配缓冲区
  14. for()
   ioctl(4, VIDIOC_QUERYBUF // 查询所分配的缓冲区
   mmap
  15. for ()
   ioctl(4, VIDIOC_QBUF // 把缓冲区放入队列
  16. ioctl(4, VIDIOC_STREAMON // 启动摄像头
  // 17里都是通过v4l2_write_attr来调用的
  17. for ()
   ioctl(4, VIDIOC_S_CTRL // 设置属性
   ioctl(4, VIDIOC_S_INPUT // 设置输入源
   ioctl(4, VIDIOC_S_STD // 设置标准(制式), 不是必需的
  // v4l2_nextframe > v4l2_waiton
  18. v4l2_queue_all //全部放入buffer
   v4l2_waiton
   for ()
   {
   select(5, [4], NULL, NULL, {5, 0}) = 1 (in [4], left {4, 985979})
   ioctl(4, VIDIOC_DQBUF // de-queue, 把缓冲区从队列中取出
   // 处理, 之以已经通过mmap获得了缓冲区的地址, 就可以直接访问数据
   ioctl(4, VIDIOC_QBUF // 把缓冲区放入队列
   }
  xawtv的几大函数:
  1. v4l2_open
  2. v4l2_read_attr/v4l2_write_attr //读写属性
  3. v4l2_start_streaming //申请buffer
  4. v4l2_nextframe/v4l2_waiton

二、摄像头驱动程序必需的11个ioctl: /drivers/media/video/vivi.c -> vivi_ioctl_ops(结构体),修改测试得知:
  .vidioc_querycap = vidioc_querycap, // 表示它是一个摄像头设备
   /* 用于列举、获得、测试、设置摄像头的数据的格式 */
  .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,
   /* 缓冲区操作: 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,
  
继续分析数据的获取过程:
  1. 请求分配缓冲区: ioctl(4, VIDIOC_REQBUFS // 请求系统分配缓冲区
   videobuf_reqbufs(队列, v4l2_requestbuffers) // 队列在open函数用videobuf_queue_vmalloc_init初始化
   // 注意:这个IOCTL只是分配缓冲区的头部信息,真正的缓存还没有分配
  2. 查询映射缓冲区:
  ioctl(4, VIDIOC_QUERYBUF // 查询所分配的缓冲区
   videobuf_querybuf // 获得缓冲区的数据格式、大小、每一行长度、高度
  mmap(参数里有"大小") // 在这里才分配缓存
   v4l2_mmap
   vivi_mmap
   videobuf_mmap_mapper
   videobuf-vmalloc.c里的__videobuf_mmap_mapper
   mem->vmalloc = vmalloc_user(pages); // 在这里才给缓冲区分配空间
  3. 把缓冲区放入队列:
  ioctl(4, VIDIOC_QBUF // 把缓冲区放入队列
   videobuf_qbuf
   q->ops->buf_PRepare(q, buf, field); // 调用驱动程序提供的函数做些预处理
   list_add_tail(&buf->stream, &q->stream); // 把缓冲区放入队列的尾部
   q->ops->buf_queue(q, buf); // 调用驱动程序提供的"入队列函数"
  4. 启动摄像头
  ioctl(4, VIDIOC_STREAMON
   videobuf_streamon
   q->streaming = 1;
  5. 用select查询是否有数据:select(5, [4], NULL, NULL, {5, 0}) = 1 (in [4], left {4, 985979})
   // 驱动程序里必定有: 产生数据、唤醒进程
   v4l2_poll
   vdev->fops->poll
   vivi_poll
   videobuf_poll_stream
   // 从队列的头部获得缓冲区
   buf = list_entry(q->stream.next, struct videobuf_buffer, stream);
  
   // 如果没有数据则休眠
   poll_wait(file, &buf->done, wait);
   谁来产生数据、谁来唤醒它?
   内核线程vivi_thread每30MS执行一次,它调用
   vivi_thread_tick
   vivi_fillbuff(fh, buf); // 构造数据
   wake_up(&buf->vb.done); // 唤醒进程
  6. 有数据后从队列里取出缓冲区
  // 有那么多缓冲区,APP如何知道哪一个缓冲区有数据? 调用 VIDIOC_DQBUF
  ioctl(4, VIDIOC_DQBUF
   vidioc_dqbuf
   // 在队列里获得有数据的缓冲区
   retval = stream_next_buffer(q, &buf, nonblocking);
  
   // 把它从队列中删掉
   list_del(&buf->stream);
  
   // 把这个缓冲区的状态返回给APP
   videobuf_status(q, b, buf, q->type);
  
  7. 应用程序根据VIDIOC_DQBUF所得到缓冲区状态,知道是哪一个缓冲区有数据
   就去读对应的地址(该地址来自前面的mmap)。
  ===> vivi.c缓冲区操作过程: ①VIDIOC_REQBUFS(分配头部信息) -> ②VIDIOC_QUERYBUF(返回属性) / mmap(映射地址,分配实际空间) ->
   ③ VIDIOC_QBUF(把缓冲区放入队列) -> ④VIDIOC_STREAMON(启动摄像头)-> ⑤用select查询是否有数据:在队列头一个buf上操作 ->
   ⑥ VIDIOC_DQBUF(返回队列头的buf并从队列中删除) -> ⑦ VIDIOC_DQBUF(重新放回队列-③)
  怎么写摄像头驱动程序:
  1. 分配结构体:video_device:video_device_alloc
  2. 设置
   .fops
   .ioctl_ops (里面需要设置11项)
   如果要用内核提供的缓冲区操作函数,还需要构造一个videobuf_queue_ops
  3. 注册: video_register_device

http://www.wangchao.net.cn/it/detail_354390.html