Video for Linux two(Video4Linux2)簡(jiǎn)稱V4L2，是V4L的改進(jìn)版沃粗。V4L2是linux操作系統(tǒng)下用于采集圖片粥惧、視頻和音頻數(shù)據(jù)的API接口，配合適當(dāng)?shù)囊曨l采集設(shè)備和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序最盅，可以實(shí)現(xiàn)圖片突雪、視頻起惕、音頻等的采集。在遠(yuǎn)程會(huì)議咏删、可視電話惹想、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和嵌入式多媒體終端中都有廣泛的應(yīng)用。

一督函、Video for Linux two

在Linux下嘀粱，所有外設(shè)都被看成一種特殊的文件，成為“設(shè)備文件”辰狡，可以象訪問(wèn)普通文件一樣對(duì)其進(jìn)行讀寫锋叨。一般來(lái)說(shuō)，采用V4L2驅(qū)動(dòng)的攝像頭設(shè)備文件是/dev/v4l/video0宛篇。為了通用娃磺，可以建立一個(gè)到/dev/video0的鏈接。V4L2支持兩種方式來(lái)采集圖像：內(nèi)存映射方式(mmap)和直接讀取方式(read)叫倍。V4L2在include/linux/videodev.h文件中定義了一些重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)偷卧，在采集圖像的過(guò)程中，就是通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的操作來(lái)獲得最終的圖像數(shù)據(jù)吆倦。Linux系統(tǒng)V4L2的能力可在Linux內(nèi)核編譯階段配置听诸，默認(rèn)情況下都有此開(kāi)發(fā)接口。V4L2從Linux 2.5.x版本的內(nèi)核中開(kāi)始出現(xiàn)蚕泽。

V4L2規(guī)范中不僅定義了通用API元素(Common API Elements)晌梨，圖像的格式(Image Formats)，輸入/輸出方法(Input/Output)赛糟，還定義了Linux內(nèi)核驅(qū)動(dòng)處理視頻信息的一系列接口(Interfaces)派任，這些接口主要有：

視頻采集接口——Video Capture Interface;
視頻輸出接口—— Video Output Interface;
視頻覆蓋/預(yù)覽接口——Video Overlay Interface;
視頻輸出覆蓋接口——Video Output Overlay Interface;
編解碼接口——Codec Interface

二砸逊、應(yīng)用程序通過(guò)V4L2進(jìn)行視頻采集的原理

V4L2支持內(nèi)存映射方式(mmap)和直接讀取方式(read)來(lái)采集數(shù)據(jù)璧南，前者一般用于連續(xù)視頻數(shù)據(jù)的采集，后者常用于靜態(tài)圖片數(shù)據(jù)的采集师逸，本文重點(diǎn)討論內(nèi)存映射方式的視頻采集司倚。

應(yīng)用程序通過(guò)V4L2接口采集視頻數(shù)據(jù)分為五個(gè)步驟：

首先，打開(kāi)視頻設(shè)備文件篓像，進(jìn)行視頻采集的參數(shù)初始化动知，通過(guò)V4L2接口設(shè)置視頻圖像的采集窗口、采集的點(diǎn)陣大小和格式;
其次员辩，申請(qǐng)若干視頻采集的幀緩沖區(qū)盒粮，并將這些幀緩沖區(qū)從內(nèi)核空間映射到用戶空間，便于應(yīng)用程序讀取/處理視頻數(shù)據(jù);
第三奠滑，將申請(qǐng)到的幀緩沖區(qū)在視頻采集輸入隊(duì)列排隊(duì)丹皱，并啟動(dòng)視頻采集;
第四妒穴，驅(qū)動(dòng)開(kāi)始視頻數(shù)據(jù)的采集，應(yīng)用程序從視頻采集輸出隊(duì)列取出幀緩沖區(qū)摊崭，處理完后讼油，將幀緩沖區(qū)重新放入視頻采集輸入隊(duì)列，循環(huán)往復(fù)采集連續(xù)的視頻數(shù)據(jù);
第五呢簸，停止視頻采集矮台。

1.視頻采集的參數(shù)初始化

在Linux下，攝像頭硬件已經(jīng)被映射為設(shè)備文件“/dev/video0”根时，用open函數(shù)打開(kāi)這個(gè)設(shè)備文件瘦赫，獲得其文件描述符fd_v4l2，然后對(duì)這個(gè)文件描述符進(jìn)行參數(shù)初始化蛤迎。

(1) 設(shè)置視頻的采集窗口參數(shù)

設(shè)置采集窗口就是在攝像頭設(shè)備的取景范圍之內(nèi)設(shè)定一個(gè)視頻采集區(qū)域耸彪。主要是對(duì)結(jié)構(gòu)體v4l2_crop賦值，v4l2_crop由一個(gè)v4l2_buffer_type枚舉類型的type和v4l2_rect類型的結(jié)構(gòu)體c構(gòu)成忘苛，來(lái)描述視頻采集窗口的類型和大小蝉娜。type設(shè)置為視頻采集類型V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE。c是表示采集窗口的大小的結(jié)構(gòu)體扎唾，它的成員Left和Top分別表示視頻采集區(qū)域的起始橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)召川，width和height分別表示采集圖像的寬度和高度。賦值后胸遇，用ioctl函數(shù)通過(guò)這個(gè)結(jié)構(gòu)體對(duì)fd_v4l2進(jìn)行設(shè)置荧呐。

struct v4l2_crop { 
        enum v4l2_buf_type type;
        struct v4l2_rect c;
};

(2)設(shè)置視頻點(diǎn)陣格式和點(diǎn)陣大小

主要是對(duì)結(jié)構(gòu)體v4l2_format進(jìn)行賦值，它由type和聯(lián)合體fmt構(gòu)成纸镊，來(lái)描述視頻設(shè)備當(dāng)前行為和數(shù)據(jù)的格式倍阐。

把type賦值為視頻采集類型V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE，表示定義了一個(gè)視頻采集流類型的buffer逗威。fmt中峰搪，pix為表示圖形格式的v4l2_pix_format型結(jié)構(gòu)體。需要設(shè)定pix里的幾個(gè)變量凯旭，pixelformat表示采集格式概耻，設(shè)置為V4L2_PIX_FMT_YUV420;width、height表示圖像的寬度罐呼、高度鞠柄，以字節(jié)為單位;sizeimage表示圖像所占的存儲(chǔ)空間大小，以字節(jié)為單位;bytesperline表示每一行的字節(jié)數(shù)嫉柴。賦值后厌杜，用ioctl函數(shù)通過(guò)這個(gè)結(jié)構(gòu)體對(duì)fd_ v4l2進(jìn)行設(shè)置。

struct v4l2_format{
    enum v4l2_buf_type type;
    union{ 
        struct v4l2_pix_format pix; // V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
        struct v4l2_window win; // V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OVERLAY
        __u8 raw_data[200]; // user-defined
    } fmt;
};

(3)設(shè)置視頻采集的幀率

結(jié)構(gòu)體v4l2_streamparm來(lái)描述視頻流的屬性计螺，它由type和聯(lián)合體parm構(gòu)成夯尽。type同上侧馅，由于選的是V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE，所以僅需設(shè)定parm中的v412_capture型結(jié)構(gòu)體capture即可呐萌。在其中馁痴， v4l2_fract型結(jié)構(gòu)體timeperframe表示平均每一幀所占的時(shí)間，由其元素numerator和denominator共同決定肺孤，該時(shí)長(zhǎng)為numerator/denominator;而capturemode則表示采集模式罗晕，采集高質(zhì)量圖片值為1，一般設(shè)為0赠堵。賦值之后小渊，用ioctl函數(shù)通過(guò)這個(gè)結(jié)構(gòu)體對(duì)fd_ v4l2進(jìn)行設(shè)置。

struct v4l2_streamparm{ 
     enum v4l2_buf_type type;
     union{ 
         struct v4l2_captureparm capture;
         struct v4l2_outputparm output;
         __u8 raw_data[200]; /* user-defined */
     } parm;
};

2.申請(qǐng)并設(shè)置視頻采集的幀緩沖區(qū)

前期初始化完成后茫叭，只是解決了一幀視頻數(shù)據(jù)的格式和大小問(wèn)題酬屉，而連續(xù)視頻幀數(shù)據(jù)的采集需要用幀緩沖區(qū)隊(duì)列的方式來(lái)解決，即要通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序在內(nèi)存中申請(qǐng)幾個(gè)幀緩沖區(qū)來(lái)存放視頻數(shù)據(jù)揍愁。

應(yīng)用程序通過(guò)API接口提供的方法(VIDIOC_REQBUFS)申請(qǐng)若干個(gè)視頻數(shù)據(jù)的幀緩沖區(qū)呐萨，申請(qǐng)幀緩沖區(qū)數(shù)量一般不低于3個(gè)，每個(gè)幀緩沖區(qū)存放一幀視頻數(shù)據(jù)莽囤，這些幀緩沖區(qū)在內(nèi)核空間谬擦。

應(yīng)用程序通過(guò)API接口提供的查詢方法(VIDIOC_QUERYBUF)查詢到幀緩沖區(qū)在內(nèi)核空間的長(zhǎng)度和偏移量地址。

應(yīng)用程序再通過(guò)內(nèi)存映射方法(mmap)朽缎，將申請(qǐng)到的內(nèi)核空間幀緩沖區(qū)的地址映射到用戶空間地址惨远，這樣就可以直接處理幀緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)。

(1)將幀緩沖區(qū)在視頻輸入隊(duì)列排隊(duì)话肖，并啟動(dòng)視頻采集

在驅(qū)動(dòng)程序處理視頻的過(guò)程中北秽，定義了兩個(gè)隊(duì)列：視頻采集輸入隊(duì)列(incoming queues)和視頻采集輸出隊(duì)列(outgoing queues)，前者是等待驅(qū)動(dòng)存放視頻數(shù)據(jù)的隊(duì)列最筒，后者是驅(qū)動(dòng)程序已經(jīng)放入了視頻數(shù)據(jù)的隊(duì)列贺氓。如圖2所示。

應(yīng)用程序需要將上述幀緩沖區(qū)在視頻采集輸入隊(duì)列排隊(duì)(VIDIOC_QBUF)是钥，然后可啟動(dòng)視頻采集掠归。

(2)循環(huán)往復(fù)缅叠，采集連續(xù)的視頻數(shù)據(jù)

啟動(dòng)視頻采集后悄泥，驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)始采集一幀數(shù)據(jù)，把采集的數(shù)據(jù)放入視頻采集輸入隊(duì)列的第一個(gè)幀緩沖區(qū)肤粱，一幀數(shù)據(jù)采集完成弹囚，也就是第一個(gè)幀緩沖區(qū)存滿一幀數(shù)據(jù)后，驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒃搸彌_區(qū)移至視頻采集輸出隊(duì)列领曼，等待應(yīng)用程序從輸出隊(duì)列取出鸥鹉。驅(qū)動(dòng)程序接下來(lái)采集下一幀數(shù)據(jù)蛮穿，放入第二個(gè)幀緩沖區(qū)，同樣幀緩沖區(qū)存滿下一幀數(shù)據(jù)后毁渗，被放入視頻采集輸出隊(duì)列践磅。

應(yīng)用程序從視頻采集輸出隊(duì)列中取出含有視頻數(shù)據(jù)的幀緩沖區(qū)，處理幀緩沖區(qū)中的視頻數(shù)據(jù)灸异，如存儲(chǔ)或壓縮府适。

最后，應(yīng)用程序?qū)⑻幚硗陻?shù)據(jù)的幀緩沖區(qū)重新放入視頻采集輸入隊(duì)列,這樣可以循環(huán)采集肺樟，如圖1所示。

圖1 視頻采集輸入和輸出隊(duì)列示意圖

(3)最終停止采集疟暖，釋放內(nèi)存幀緩沖區(qū)

3.用V4L2采集視頻的程序流程和相關(guān)API

V4L2采集視頻操作基本按照打開(kāi)視頻設(shè)備田柔、設(shè)置視頻格式俐巴、啟動(dòng)視頻采集硬爆，循環(huán)處理視頻數(shù)據(jù)、停止視頻采集摆屯、關(guān)閉視頻設(shè)備邻遏，具體操作通過(guò)ioctl等函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般操作流程如下：

(1) 打開(kāi)視頻設(shè)備文件虐骑。int fd=open("/dev/video0",O_RDWR);
(2) 查詢視頻設(shè)備的能力廷没，比如是否具有視頻輸入,或者音頻輸入輸出等。ioctl(fd_v4l, VIDIOC_QUERYCAP, &cap)
(3) 設(shè)置視頻采集的參數(shù)

• 設(shè)置視頻的制式另锋，制式包括PAL/NTSC狭归，使用ioctl(fd_v4l, VIDIOC_S_STD, &std_id)
• 設(shè)置視頻圖像的采集窗口的大小，使用ioctl(fd_v4l, VIDIOC_S_CROP, &crop)
• 設(shè)置視頻幀格式室梅，包括幀的點(diǎn)陣格式，寬度和高度等赏殃，使用ioctl(fd_v4l, VIDIOC_S_FMT, &fmt)
• 設(shè)置視頻的幀率间涵，使用ioctl(fd_v4l, VIDIOC_S_PARM, &parm)
• 設(shè)置視頻的旋轉(zhuǎn)方式勾哩，使用ioctl(fd_v4l, VIDIOC_S_CTRL, &ctrl)

(4)向驅(qū)動(dòng)申請(qǐng)視頻流數(shù)據(jù)的幀緩沖區(qū)
請(qǐng)求/申請(qǐng)若干個(gè)幀緩沖區(qū)，一般為不少于3個(gè),使用ioctl(fd_v4l, VIDIOC_REQBUFS, &req)
查詢幀緩沖區(qū)在內(nèi)核空間中的長(zhǎng)度和偏移量 ioctl(fd_v4l, VIDIOC_QUERYBUF, &buf)
(5)應(yīng)用程序通過(guò)內(nèi)存映射物蝙，將幀緩沖區(qū)的地址映射到用戶空間敢艰，這樣就可以直接操作采集到的幀了钠导，而不必去復(fù)制。

　　buffers[i].start = mmap (NULL, buffers[i].length, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_v4l, buffers[i].offset);

(6)將申請(qǐng)到的幀緩沖全部放入視頻采集輸出隊(duì)列票堵，以便存放采集的數(shù)據(jù)悴势。ioctl (fd_v4l, VIDIOC_QBUF, &buf)
(7)開(kāi)始視頻流數(shù)據(jù)的采集措伐。 ioctl (fd_v4l, VIDIOC_STREAMON, &type)
(8) 驅(qū)動(dòng)將采集到的一幀視頻數(shù)據(jù)存入輸入隊(duì)列第一個(gè)幀緩沖區(qū)侥加，存完后將該幀緩沖區(qū)移至視頻采集輸出隊(duì)列。
(9)應(yīng)用程序從視頻采集輸出隊(duì)列中取出已含有采集數(shù)據(jù)的幀緩沖區(qū)昔穴。ioctl (fd_v4l, VIDIOC_DQBUF, &buf) 提前，應(yīng)用程序處理該幀緩沖區(qū)的原始視頻數(shù)據(jù)岖研。
(10)處理完后警检，應(yīng)用程序的將該幀緩沖區(qū)重新排入輸入隊(duì)列,這樣便可以循環(huán)采集數(shù)據(jù)。ioctl (fd_v4l, VIDIOC_QBUF, &buf)

重復(fù)上述步驟8到10拓售，直到停止采集數(shù)據(jù)础淤。

(11)停止視頻的采集。ioctl (fd_v4l, VIDIOC_STREAMOFF, &type)
(12)釋放申請(qǐng)的視頻幀緩沖區(qū)unmap币砂，關(guān)閉視頻設(shè)備文件close(fd_v4l)决摧。
以上的程序流程凑兰，包含了視頻設(shè)備采集連續(xù)的視頻數(shù)據(jù)的邏輯關(guān)系姑食。而在實(shí)際運(yùn)用中，往往還要加入對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理(如壓縮編碼)的工作则拷，否則曹鸠，視頻流數(shù)據(jù)量相當(dāng)大物延，需要很大的存儲(chǔ)空間和傳輸帶寬。
上述過(guò)程中浑吟，每一個(gè)幀緩沖區(qū)都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)標(biāo)志變量组力，其中每一個(gè)比特代表一個(gè)狀態(tài)

V4L2_BUF_FLAG_UNMAPPED 0B0000
V4L2_BUF_FLAG_MAPPED 0B0001
V4L2_BUF_FLAG_ENQUEUED 0B0010
V4L2_BUF_FLAG_DONE 0B0100

緩沖區(qū)的狀態(tài)轉(zhuǎn)化如圖2所示抖拴。

圖2 緩沖區(qū)的狀態(tài)標(biāo)志轉(zhuǎn)化圖

三、結(jié)束語(yǔ)

V4L2是Linux環(huán)境下開(kāi)發(fā)視頻采集設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的一套規(guī)范(API)笼蛛，它為驅(qū)動(dòng)程序的編寫提供統(tǒng)一的接口蛉鹿，并將所有的視頻采集設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序都納入其的管理之中妖异。V4L2不僅給驅(qū)動(dòng)程序編寫者帶來(lái)極大的方便，同時(shí)也方便了應(yīng)用程序的編寫和移植响逢，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值舔亭。

四 V4L2 編程

1. 定義

V4L2(Video For Linux Two) 是內(nèi)核提供給應(yīng)用程序訪問(wèn)音散罕、視頻驅(qū)動(dòng)的統(tǒng)一接口欧漱。

2. 工作流程：

打開(kāi)設(shè)備－> 檢查和設(shè)置設(shè)備屬性－> 設(shè)置幀格式－> 設(shè)置一種輸入輸出方法（緩沖區(qū)管理）－> 循環(huán)獲取數(shù)據(jù)－> 關(guān)閉設(shè)備。

3. 設(shè)備的打開(kāi)和關(guān)閉：

#include

int open(const char *device_name, int flags);

#include

int close(int fd);

例：

int fd=open(“/dev/video0”,O_RDWR);// 打開(kāi)設(shè)備

close(fd);// 關(guān)閉設(shè)備

注意：V4L2 的相關(guān)定義包含在頭文件 中.

4. 查詢?cè)O(shè)備屬性： VIDIOC_QUERYCAP

相關(guān)函數(shù)：

int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_capability *argp);

相關(guān)結(jié)構(gòu)體：

struct v4l2_capability{

    __u8 driver[16]; // 驅(qū)動(dòng)名字
    __u8 card[32]; // 設(shè)備名字
    __u8 bus_info[32]; // 設(shè)備在系統(tǒng)中的位置
    __u32 version; // 驅(qū)動(dòng)版本號(hào)
    __u32 capabilities; // 設(shè)備支持的操作
    __u32 reserved[4]; // 保留字段

};

capabilities 常用值:

V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE // 是否支持圖像獲取

例：顯示設(shè)備信息

struct v4l2_capability cap;
ioctl(fd,VIDIOC_QUERYCAP,&cap);
printf(“Driver Name:%s/nCard Name:%s/nBus info:%s/nDriver Version:%u.%u.%u/n”,cap.driver,cap.card,cap.bus_info,(cap.version>>16)&0XFF, (cap.version>>8)&0XFF,cap.version&OXFF);

5. 幀格式：

VIDIOC_ENUM_FMT // 顯示所有支持的格式

int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_fmtdesc *argp);

struct v4l2_fmtdesc{

    __u32 index; // 要查詢的格式序號(hào)，應(yīng)用程序設(shè)置
    enum v4l2_buf_type type; // 幀類型擅威，應(yīng)用程序設(shè)置
    __u32 flags; // 是否為壓縮格式
    __u8 description[32]; // 格式名稱
    __u32 pixelformat; // 格式
    __u32 reserved[4]; // 保留

};

例：顯示所有支持的格式

struct v4l2_fmtdesc fmtdesc;

fmtdesc.index=0;

fmtdesc.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

printf("Support format:/n");

while(ioctl(fd,VIDIOC_ENUM_FMT,&fmtdesc)!=-1){
    printf("/t%d.%s/n",fmtdesc.index+1,fmtdesc.description);
    fmtdesc.index++;
}

查看或設(shè)置當(dāng)前格式

VIDIOC_G_FMT, VIDIOC_S_FMT

檢查是否支持某種格式

VIDIOC_TRY_FMT

命令和結(jié)構(gòu)

int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_format *argp);

struct v4l2_format {
    enum v4l2_buf_type type;// 幀類型郊丛，應(yīng)用程序設(shè)置
    union fmt {
        struct v4l2_pix_format pix;// 視頻設(shè)備使用
        struct v4l2_window win;
        struct v4l2_vbi_format vbi;
        struct v4l2_sliced_vbi_format sliced;
        __u8 raw_data[200];
    };
};

struct v4l2_pix_format{
    __u32 width; // 幀寬瞧筛，單位像素
    __u32 height; // 幀高较幌，單位像素
    __u32 pixelformat; // 幀格式
    enum v4l2_field field;
    __u32 bytesperline;
    __u32 sizeimage;
    enum v4l2_colorspace colorspace;
    __u32 priv;
};

例：顯示當(dāng)前幀的相關(guān)信息

struct v4l2_format fmt;

fmt.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

ioctl(fd,VIDIOC_G_FMT,&fmt);

printf(“Current data format information:/n/twidth:%d/n/theight:%d/n”,fmt.fmt.width,fmt.fmt.height);

struct v4l2_fmtdesc fmtdesc;

fmtdesc.index=0;

fmtdesc.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

while(ioctl(fd,VIDIOC_ENUM_FMT,&fmtdesc)!=-1){

    if(fmtdesc.pixelformat & fmt.fmt.pixelformat){
        printf(“/tformat:%s/n”,fmtdesc.description);
        break;
    }
    fmtdesc.index++;

}

例：檢查是否支持某種幀格式

struct v4l2_format fmt;

fmt.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

fmt.fmt.pix.pixelformat=V4L2_PIX_FMT_RGB32;

if(ioctl(fd,VIDIOC_TRY_FMT,&fmt)==-1)

if(errno==EINVAL)

printf(“not support format RGB32!/n”);

6. 圖像的縮放

VIDIOC_CROPCAP

int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_cropcap *argp);

struct v4l2_cropcap{
    enum v4l2_buf_type type;// 應(yīng)用程序設(shè)置
    struct v4l2_rect bounds;// 最大邊界
    struct v4l2_rect defrect;// 默認(rèn)值
    struct v4l2_fract pixelaspect;
};

 // 設(shè)置縮放

VIDIOC_G_CROP,VIDIOC_S_CROP

int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_crop *argp);

int ioctl(int fd, int request, const struct v4l2_crop *argp);

struct v4l2_crop{

    enum v4l2_buf_type type;// 應(yīng)用程序設(shè)置
    struct v4l2_rect c;

}

7. 申請(qǐng)和管理緩沖區(qū)乍炉，應(yīng)用程序和設(shè)備有三種交換數(shù)據(jù)的方法，直接 read/write 底循，內(nèi)存映射(memory mapping) 此叠，用戶指針随珠。這里只討論 memory mapping.

// 向設(shè)備申請(qǐng)緩沖區(qū)

VIDIOC_REQBUFS

int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_requestbuffers *argp);

struct v4l2_requestbuffers{
    __u32 count; // 緩沖區(qū)內(nèi)緩沖幀的數(shù)目
    enum v4l2_buf_type type; // 緩沖幀數(shù)據(jù)格式
    enum v4l2_memory memory; // 區(qū)別是內(nèi)存映射還是用戶指針?lè)绞?    __u32 reserved[2];
};

enum v4l2_memoy {V4L2_MEMORY_MMAP,V4L2_MEMORY_USERPTR};
//count,type,memory 都要應(yīng)用程序設(shè)置

例：申請(qǐng)一個(gè)擁有四個(gè)緩沖幀的緩沖區(qū)

struct v4l2_requestbuffers req;
req.count=4;
req.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
req.memory=V4L2_MEMORY_MMAP;
ioctl(fd,VIDIOC_REQBUFS,&req);

獲取緩沖幀的地址窗看，長(zhǎng)度：

VIDIOC_QUERYBUF

int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_buffer *argp);

struct v4l2_buffer{
    __u32 index; //buffer 序號(hào)
    enum v4l2_buf_type type; //buffer 類型
    __u32 byteused; //buffer 中已使用的字節(jié)數(shù)
    __u32 flags; // 區(qū)分是MMAP 還是USERPTR
    enum v4l2_field field;
    struct timeval timestamp;// 獲取第一個(gè)字節(jié)時(shí)的系統(tǒng)時(shí)間
    struct v4l2_timecode timecode;
    __u32 sequence; // 隊(duì)列中的序號(hào)
    enum v4l2_memory memory;//IO 方式显沈，被應(yīng)用程序設(shè)置

    union m {
        __u32 offset;// 緩沖幀地址，只對(duì)MMAP 有效
        unsigned long userptr;
    };

    __u32 length;// 緩沖幀長(zhǎng)度
    __u32 input;
    __u32 reserved;

};

MMAP 涤浇，定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體來(lái)映射每個(gè)緩沖幀只锭。

Struct buffer{
    void* start;
    unsigned int length;
}*buffers;

 #include
void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
//addr 映射起始地址院尔，一般為NULL 邀摆，讓內(nèi)核自動(dòng)選擇
//length 被映射內(nèi)存塊的長(zhǎng)度
//prot 標(biāo)志映射后能否被讀寫，其值為PROT_EXEC,PROT_READ,PROT_WRITE, PROT_NONE
//flags 確定此內(nèi)存映射能否被其他進(jìn)程共享施逾，MAP_SHARED,MAP_PRIVATE
//fd,offset, 確定被映射的內(nèi)存地址

返回成功映射后的地址例获，不成功返回MAP_FAILED ((void*)-1);

 int munmap(void *addr, size_t length);// 斷開(kāi)映射
//addr 為映射后的地址躏敢，length 為映射后的內(nèi)存長(zhǎng)度

例：將四個(gè)已申請(qǐng)到的緩沖幀映射到應(yīng)用程序，用buffers 指針記錄讥脐。

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

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

// 映射

for (unsigned int n_buffers = 0; n_buffers < req.count; ++n_buffers) {

    struct v4l2_buffer buf;
    memset(&buf,0,sizeof(buf));
    buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
    buf.index = n_buffers;

    // 查詢序號(hào)為n_buffers 的緩沖區(qū)旬渠，得到其起始物理地址和大小

    if (-1 == ioctl (fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf))
        exit(-1);
    buffers[n_buffers].length = buf.length;
    
    // 映射內(nèi)存
    buffers[n_buffers].start =mmap (NULL,buf.length,PROT_READ | PROT_WRITE ,MAP_SHARED,fd, buf.m.offset);
    if (MAP_FAILED == buffers[n_buffers].start)
        exit(-1);

}

8. 緩沖區(qū)處理好之后告丢，就可以開(kāi)始獲取數(shù)據(jù)了

啟動(dòng)/ 停止數(shù)據(jù)流

VIDIOC_STREAMON,VIDIOC_STREAMOFF

int ioctl(int fd, int request, const int *argp);
//argp 為流類型指針，如V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE.

在開(kāi)始之前岳颇，還應(yīng)當(dāng)把緩沖幀放入緩沖隊(duì)列：

VIDIOC_QBUF// 把幀放入隊(duì)列
VIDIOC_DQBUF// 從隊(duì)列中取出幀
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_buffer *argp);

例：把四個(gè)緩沖幀放入隊(duì)列颅湘，并啟動(dòng)數(shù)據(jù)流

unsigned int i;
enum v4l2_buf_type type;

// 將緩沖幀放入隊(duì)列

for (i = 0; i < 4; ++i){

    struct v4l2_buffer buf;
    buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
    buf.index = i;
    ioctl (fd, VIDIOC_QBUF, &buf);

}

type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
ioctl (fd, VIDIOC_STREAMON, &type);

這有個(gè)問(wèn)題，這些buf 看起來(lái)和前面申請(qǐng)的buf 沒(méi)什么關(guān)系瞻鹏，為什么呢?

例：獲取一幀并處理

struct v4l2_buffer buf;
CLEAR (buf);
buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;

// 從緩沖區(qū)取出一個(gè)緩沖幀
ioctl (fd, VIDIOC_DQBUF, &buf);

// 圖像處理
process_image (buffers[buf.index].start);

// 將取出的緩沖幀放回緩沖區(qū)
ioctl (fd, VIDIOC_QBUF, &buf);