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V4L2的是V4L的第二個版本。原來的V4L被引入到Linux內(nèi)核2.1.x的開發(fā)周期後期。Video4Linux2修正了一些設(shè)計缺陷，並開始出現(xiàn)在2.5.X內(nèi)核。Video4Linux2驅(qū)動程序包括Video4Linux1應(yīng)用的兼容模式，但實際上，支持是不完整的，並建議V4L2的設(shè)備使用V4L2的模式?，F(xiàn)在，該項目的DVB-Wiki托管在LinuxTV的網(wǎng)站上。 要想了解 V4l2 有幾個重要的文檔是必須要讀的，Documentation/video4linux目錄下的V4L2-framework.txt和videobuf、V4L2的官方API文檔V4L2 API Specification 、drivers/media/video目錄下的vivi.c（虛擬視頻驅(qū)動程序 -此代碼模擬一個真正的視頻設(shè)備V4L2 API）。 V4l2可以支持多種設(shè)備,它可以有以下幾種接口: 1. 視頻采集接口(video capture interface):這種應(yīng)用的設(shè)備可以是高頻頭或者攝像頭.V4L2的最初設(shè)計就是應(yīng)用於這種功能的. 2. 視頻輸出接口(video output interface):可以驅(qū)動計算機(jī)的外圍視頻圖像設(shè)備--像可以輸出電視信號格式的設(shè)備. 3. 直接傳輸視頻接口(video overlay interface):它的主要工作是把從視頻采集設(shè)備采集過來的信號直接輸出到輸出設(shè)備之上,而不用經(jīng)過系統(tǒng)的CPU. 4. 視頻間隔消隱信號接口(VBI interface):它可以使應(yīng)用可以訪問傳輸消隱期的視頻信號. 5. 收音機(jī)接口(radio interface):可用來處理從AM或FM高頻頭設(shè)備接收來的音頻流. V4L2 驅(qū)動核心 V4L2 的驅(qū)動源碼在 drivers/media/video目錄下，主要核心代碼有： v4l2-dev.c //linux版本2視頻捕捉接口,主要結(jié)構(gòu)體 video_device 的注冊 v4l2-common.c //在Linux操作系統(tǒng)體系采用低級別的操作一套設(shè)備structures/vectors的通用視頻設(shè)備接口。 //此文件將替換videodev.c的文件配備常規(guī)的內(nèi)核分配。 v4l2-device.c //V4L2的設(shè)備支持。注冊v4l2_device v4l22-ioctl.c //處理V4L2的ioctl命令的一個通用的框架。 v4l2-subdev.c //v4l2子設(shè)備 v4l2-mem2mem.c //內(nèi)存到內(nèi)存為Linux和videobuf視頻設(shè)備的框架。設(shè)備的輔助函數(shù)，使用其源和目的地videobuf緩沖區(qū)。 頭文件linux/videodev2.h、media/v4l2-common.h、media/v4l2-device.h、media/v4l2-ioctl.h、media/v4l2-dev.h、media/v4l2-ioctl.h等。 V4l2相關(guān)結(jié)構(gòu)體 1.V4l2_device struct V4l2_device{ /* DEV-> driver_data指向這個結(jié)構(gòu)。 注：DEV可能是空的，如果沒有父設(shè)備是如同ISA設(shè)備。 */ struct device *dev; /* 用於跟蹤注冊的subdevs */ struct list_head subdevs; /*鎖定此結(jié)構(gòu)體;可以使用的驅(qū)動程序以及如果這個結(jié)構(gòu)嵌入到一個更大的結(jié)構(gòu)。 */ spinlock_t lock; /* 獨特的設(shè)備名稱，默認(rèn)情況下，驅(qū)動程序姓名+總線ID */ char name[V4L2_DEVICE_NAME_SIZE]; /*報告由一些子設(shè)備調(diào)用的回調(diào)函數(shù)。 */ void (*notify)(struct v4l2_subdev *sd, unsigned int notification, void *arg); }； v4l2_device注冊和注銷 v4l2_device_register(struct device *dev, struct v4l2_device *v4l2_dev); 第一個參數(shù)‘dev’通常是一個pci_dev的struct device的指針，但它是ISA設(shè)備或一個設(shè)備創(chuàng)建多個PCI設(shè)備時這是罕見的DEV為NULL，因此makingit不可能聯(lián)想到一個特定的父母v4l2_dev。 您也可以提供一個notify（）回調(diào)子設(shè)備，可以通過調(diào)用通知你的事件。取決於你是否需要設(shè)置子設(shè)備。一個子設(shè)備支持的任何通知必須在頭文件中定義 . 注冊時將初始化 v4l2_device 結(jié)構(gòu)體. 如果 dev->driver_data字段是空, 它將連接到 v4l2_dev. v4l2_device_unregister(struct v4l2_device *v4l2_dev); 注銷也將自動注銷設(shè)備所有子設(shè)備。 2.video_device 在/dev目錄下的設(shè)備節(jié)點使用的 struct video_device（v4l2_dev.h）創(chuàng)建。 struct video_device { /*設(shè)備操作函數(shù) */ const struct v4l2_file_operations *fops; /* 虛擬文件系統(tǒng) */ struct device dev; /* v4l 設(shè)備 */ struct cdev *cdev; /* 字符設(shè)備 */ struct device *parent; /*父設(shè)備 */ struct v4l2_device *v4l2_dev; /* v4l2_device parent */ /* 設(shè)備信息 */ char name[32]; int vfl_type; /* 'minor' is set to -1 if the registration failed */ int minor; u16 num; /* use bitops to set/clear/test flags */ unsigned long flags; /*屬性來區(qū)分一個物理設(shè)備上的多個索引 */ int index; /* V4L2 文件句柄 */ spinlock_t fh_lock; /*鎖定所有的 v4l2_fhs */ struct list_head fh_list; /* List of struct v4l2_fh */ int debug; /* Activates debug level*/ /* Video standard vars */ v4l2_std_id tvnorms; /* Supported tv norms */ v4l2_std_id current_norm; /* Current tvnorm */ /* 釋放的回調(diào)函數(shù) */ void (*release)(struct video_device *vdev); /* 控制的回調(diào)函數(shù) */ const struct v4l2_ioctl_ops *ioctl_ops; } 動態(tài)分配： struct video_device *vdev = video_device_alloc(); 結(jié)構(gòu)體配置： fops：設(shè)置這個v4l2_file_operations結(jié)構(gòu)，file_operations的一個子集。v4l2_dev: 設(shè)置這個v4l2_device父設(shè)備 name: ioctl_ops：使用v4l2_ioctl_ops簡化的IOCTL，然後設(shè)置v4l2_ioctl_ops結(jié)構(gòu)。 lock：如果你想要做的全部驅(qū)動程序鎖定就保留為NULL。否則你給它一個指針指向一個mutex_lock結(jié)構(gòu)體和任何v4l2_file_operations被調(diào)用之前核心應(yīng)該釋放釋放鎖。 parent：一個硬件設(shè)備有多個PCI設(shè)備，都共享相同v4l2_device核心時，設(shè)置注冊使用NULL v4l2_device作為父設(shè)備結(jié)構(gòu)。 flags：可選的。設(shè)置到V4L2_FL_USE_FH_PRIO如你想讓框架處理VIDIOC_G/ S_PRIORITY的ioctl。這就需要您使用結(jié)構(gòu)v4l2_fh。這個標(biāo)志最終會消失，一旦所有的驅(qū)動程序使用的核心優(yōu)先處理。但現(xiàn)在它必須明確設(shè)定。 如果使用v4l2_ioctl_ops，那麼你應(yīng)該設(shè)置。unlocked_ioctlvideo_ioctl2在v4l2_file_operations結(jié)構(gòu)。 注冊/注銷 video_device： video_register_device(struct video_device *vdev, int type, int nr); __video_register_device(struct video_device *vdev, int type, int nr,int warn_if_nr_in_use) 參數(shù)： vdev：我們要注冊的視頻設(shè)備結(jié)構(gòu)。 type：設(shè)備類型注冊 nr：設(shè)備號（0==/dev/video0，1??== /dev/video1，...-1==釋放第一個） warn_if_nr_in_use：如果所需的設(shè)備節(jié)點號碼已經(jīng)在使用另一個號碼代替選擇。 注冊程式分配次設(shè)備號和設(shè)備節(jié)點的數(shù)字根據(jù)請求的類型和注冊到內(nèi)核新設(shè)備節(jié)點。如果無法找到空閑次設(shè)備號或設(shè)備節(jié)點編號，或者如果設(shè)備節(jié)點注冊失敗，就返回一個錯誤。 video_unregister_device(struct video_device *vdev); 3.v4l2_subdev 每個子設(shè)備驅(qū)動程序必須有一個v4l2_subdev結(jié)構(gòu)。這個結(jié)構(gòu)可以獨立簡單的設(shè)備或者如果需要存儲更多的狀態(tài)信息它可能被嵌入在一個更大的結(jié)構(gòu)。由於子設(shè)備可以做很多不同的東西，你不想結(jié)束一個巨大的OPS結(jié)構(gòu)其中只有少數(shù)的OPS通常執(zhí)行，函數(shù)指針進(jìn)行排序按類別，每個類別都有其自己的OPS結(jié)構(gòu)。頂層OPS結(jié)構(gòu)包含的類別OPS結(jié)構(gòu)，這可能是NULL如果在subdev驅(qū)動程序不支持任何從該類別指針。 struct v4l2_subdev { #if defined(CONFIG_MEDIA_CONTROLLER) struct media_entity entity; #endif struct list_head list; struct module *owner; u32 flags; struct v4l2_device *v4l2_dev; const struct v4l2_subdev_ops *ops; /* 從驅(qū)動程序中不要調(diào)用這些內(nèi)部操作函數(shù)！ */ const struct v4l2_subdev_internal_ops *internal_ops; /*這個subdev控制處理程序?？赡苁荖ULL。 */ struct v4l2_ctrl_handler *ctrl_handler; /* 名字必須是唯一 */ char name[V4L2_SUBDEV_NAME_SIZE]; /* 可用於到類似subdevs組，值是驅(qū)動程序特定的 */ u32 grp_id; /* 私有數(shù)據(jù)的指針 */ void *dev_priv; void *host_priv; /* subdev 設(shè)備節(jié)點*/ struct video_device devnode; /* 事件的數(shù)量在打開的時候被分配 */ unsigned int nevents; }; 4.v4l2_buffer struct v4l2_buffer { __u32 index; enum v4l2_buf_type type; __u32 bytesused; __u32 flags; enum v4l2_field field; struct timeval timestamp; struct v4l2_timecode timecode; __u32 sequence; /* memory location */ enum v4l2_memory memory; union { __u32 offset; unsigned long userptr; } m; __u32 length; __u32 input; __u32 reserved; }; V4L2核心API提供了一套標(biāo)準(zhǔn)方法的用於處理視頻緩沖器（稱為“videobuf”）。這些方法允許驅(qū)動程序以一致的方式來實現(xiàn)read()，mmap()和overlay()。目前使用的設(shè)備上的視頻緩沖器，支持scatter/gather方法（videobuf-dma-SG），線性存取的DMA的（videobuf-DMA-contig），vmalloc分配的緩沖區(qū)，主要用於在USB驅(qū)動程序（DMA緩沖區(qū)的方法videobuf-vmalloc）。 videobuf層的功能為一種V4L2驅(qū)動和用戶空間之間的粘合層。它可以處理存儲視頻幀緩沖區(qū)的分配和管理。有一組可用於執(zhí)行許多標(biāo)準(zhǔn)的POSIX I / O系統(tǒng)調(diào)用的功能，包括read（），poll（）的，happily，mmap（）。另一套功能可以用來實現(xiàn)大部分的V4L2的ioctl（）調(diào)用相關(guān)的流式I/ O的，包括緩沖區(qū)分配，排隊和dequeueing，流控制。驅(qū)動作者使用videobuf規(guī)定了一些設(shè)計決定，但回收期在驅(qū)動器和一個V4L2的用戶空間API的貫徹實施在減少代碼的形式。 關(guān)於videobuf的層的更多信息,請參閱Documentation/video4linux/videobuf V4l2驅(qū)動架構(gòu) 驅(qū)動架構(gòu)圖 所有的驅(qū)動程序有以下結(jié)構(gòu)： 1) 每個設(shè)備包含設(shè)備狀態(tài)的實例結(jié)構(gòu)。 2) 子設(shè)備的初始化和命令方式(如果有). 3) 創(chuàng)建V4L2的設(shè)備節(jié)點 (/dev/videoX, /dev/vbiX and /dev/radioX)和跟蹤設(shè)備節(jié)點的具體數(shù)據(jù)。 4)文件句柄特定的結(jié)構(gòu)，包含每個文件句柄數(shù)據(jù); 5) 視頻緩沖處理。
驅(qū)動源碼分析 vivi.c 虛擬視頻驅(qū)動程序----- 此代碼模擬一個真正的視頻設(shè)備V4L2 API (位於drivers/media/video目錄下) 入口：+int __init vivi_init(void) + vivi_create_instance(i) /*創(chuàng)建設(shè)備*//**/。 + 分配一個vivi_dev的結(jié)構(gòu)體 /*它嵌套這結(jié)構(gòu)體v4l2_device 和video_device*/+ v4l2_device_register(NULL, &dev->v4l2_dev);/*注冊vivi_dev中的V4l2_device*/ + 初始化視頻的DMA隊列 + 初始化鎖 + video_device_alloc(); 動態(tài)分配video_device結(jié)構(gòu)體 + 構(gòu)建一個video_device結(jié)構(gòu)體 vivi_template 並賦給上面分配的video_device static struct video_device vivi_template = { . name = "vivi", .fops = &vivi_fops, .ioctl_ops = &vivi_ioctl_ops, .minor = -1, .release = video_device_release, .tvnorms = V4L2_STD_525_60, .current_norm = V4L2_STD_NTSC_M, }; + video_set_drvdata(vfd, dev);設(shè)置驅(qū)動程序?qū)Ｓ袛?shù)據(jù) + 所有控件設(shè)置為其默認(rèn)值 + list_add_tail(&dev->vivi_devlist, &vivi_devlist);添加到設(shè)備列表 + 構(gòu)建 v4l2_file_operations 結(jié)構(gòu)體vivi_fops 並實現(xiàn).open .release .read .poll .mmap函數(shù) ----- .ioctl 用標(biāo)準(zhǔn)的v4l2控制處理程序 + 構(gòu)建 v4l2_ioctl_ops結(jié)構(gòu)體 vivi_ioctl_ops static const struct v4l2_ioctl_ops vivi_ioctl_ops = { .vidioc_querycap = vidioc_querycap, .vidioc_enum_fmt_vid_cap = vidioc_enum_fmt_vid_cap, .vidioc_try_fmt_vid_cap = vidioc_try_fmt_vid_cap, .vidioc_s_fmt_vid_cap = vidioc_s_fmt_vid_cap, .vidioc_reqbufs = vidioc_reqbufs, .vidioc_querybuf = vidioc_querybuf, .vidioc_qbuf = vidioc_qbuf, .vidioc_dqbuf = vidioc_dqbuf, .vidioc_s_std = vidioc_s_std, .vidioc_enum_input = vidioc_enum_input, .vidioc_g_input = vidioc_g_input, .vidioc_s_input = vidioc_s_input, .vidioc_queryctrl = vidioc_queryctrl, .vidioc_g_ctrl = vidioc_g_ctrl, .vidioc_s_ctrl = vidioc_s_ctrl, .vidioc_streamon = vidioc_streamon, .vidioc_streamoff = vidioc_streamoff, #ifdef CONFIG_VIDEO_V4L1_COMPAT .vidiocgmbuf = vidiocgmbuf, #endif }; + int vivi_open(struct file *file) + vivi_dev *dev = video_drvdata(file); 訪問驅(qū)動程序?qū)Ｓ脭?shù)據(jù) + 分配+初始化句柄（vivi_fh）數(shù)據(jù) + 重置幀計數(shù)器 + videobuf_queue_vmalloc_init(); 初始化視頻緩沖隊列 + 開啟一個新線程用於開始和暫停 + 實現(xiàn)自定義的v4l2_ioctl_ops 函數(shù) 附：Sub-devices Sub-devices 支持的頭文件 V4l2-subdev.h
一般控制這些器件通過I2C總線，但也可用於其他總線。
核心操作、音頻操作、視頻操作、調(diào)諧器操作，每個類別都可以在實現(xiàn)subdev的驅(qū)動程序時設(shè)置自己的操作。
struct v4l2_subdev_ops {
1.
核心操作 v4l2_subdev_core_ops
我們強(qiáng)烈建議至少實現(xiàn)這些操作： g_chip_ident 這些提供了基本的調(diào)試支持。
s_config：如果設(shè)置，那麼它總是在v4l2_subdev被注冊後由v4l2_i2c_new_subdev函數(shù)調(diào)用後。它用於將數(shù)據(jù)傳遞到平臺，可用於subdev在初始化過程中。
init：一些適當(dāng)?shù)哪J(rèn)值初始化傳感器寄存器。不使用新的驅(qū)動程序時現(xiàn)有的驅(qū)動程序應(yīng)該刪除它。
reset：復(fù)位通用的命令。參數(shù)選擇復(fù)位哪一個子系統(tǒng)。傳遞0將復(fù)位整個芯片。使用新的驅(qū)動程序前要先掛載在linux-media
列表上再復(fù)位。
s_gpio：設(shè)置GPIO引腳。如果需要的話可能還需要擴(kuò)展方向參數(shù)。
2.分類操作
struct v4l2_subdev_video_ops、 struct v4l2_subdev_audio_ops、 struct v4l2_subdev_tuner_ops 以上結(jié)構(gòu)體都在V4l2-subdev.h 中定義。由於操作函數(shù)太多就沒有必要一一列舉。 3.v4l2_subdev相關(guān)操作 （1）子設(shè)備驅(qū)動初始化的v4l2_subdev結(jié)構(gòu)使用：v4l2_subdev_init(sd, &ops); （2）V4l2 i2c子設(shè)備的初始化 void v4l2_i2c_subdev_init(struct v4l2_subdev *sd, struct i2c_client *client, const struct v4l2_subdev_ops *ops) （3）裝載一個新的i2c 子設(shè)備 v4l2_i2c_new_subdev_board（） 注：如果模塊加載先加載這驅(qū)動程序發(fā)現(xiàn)後設(shè)置client->driver，如果模塊不是先加載的，那麼I2C核心試圖延遲加載的模塊，然後驅(qū)動程序的client->drive
默認(rèn)為 NULL，直到加載模塊。如果其他驅(qū)動程序要使用I2C設(shè)備，使明確的加載模塊是最好的選擇，這延遲加載機(jī)制不起作用。 （4）獲取i2c subdev地址 short v4l2_i2c_subdev_addr(struct v4l2_subdev *sd) 返回I2C v4l2_subdev客戶端地址 From：CSDN |
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