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嵌入式Linux下Camera编程--V4L2 ---fwqlzz love is for eve

2019-07-12 20:28发布

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USB video class（又称为USB video device class or UVC）就是USB device class视频产品在不需要安装任何的驱动程序下即插即用，包括摄像头、数字摄影机、模拟视频转换器、电视卡及静态视频相机。 最新的UVC版本为UVC 1.5，由USB-IF（USB Implementers Forum）定义包括基本协议及负载格式 [1] [2].
这个链接是Linux中对UVC支持的相关描述。http://www.ideasonboard.org/uvc/ V4L2： Video4Linux或V4L是一个视频截取及设备输出API，以及Linux的驱动程序框架，支持很多USB摄像头、电视调谐卡以及其他设备。Video4Linux与Linux内核紧密集成，Video4Linux取名的灵感来自Video for Windows（有时候会缩写为“V4W”），但两者在技术上并没有任何关系[1][2]。
 从两个的介绍也能看出来这两者之间的关系。 简单的讲V4L2就是用来管理UVC设备的并且能够提供视频相关的一些API。那么这些API怎么使用或者能被谁使用呢。在Linux系统上有很多的开源软件能够支持V4L2。常见的又FFmpeg、opencv、Skype、Mplayer等等。 这样一个UVC能够进行视频显示的话应该满足三个条件： 1 UVC的camera硬件支持 2 UVC驱动支持，包括USB设备驱动以及v4l2的支持 3 上层的应用程序支持 linux UVC驱动是为了全面的支持UVC设备。它包括V4L2内核驱动程序和用户空间工具补丁。这个视频设备或者USB视频类的USB设备类的定义定义了在USB上的视频流的功能。UVC类型的外设只需要一个通用的驱动支持就能够正常工作，就像USB 大容量存储设备一样。 UVC的linux  kernel驱动程序和支持的硬件设备都在这里有相关的描述：http://www.ideasonboard.org/uvc/。 判断一个摄像头是否属于UVC规范可以使用如下方法： 1 使用lsusb命令或其他硬件信息查看工具，找出摄像头的设备号（Vendor ID）和产品号（Product ID）。 2 查找是否有视频类借口信息 lsusb -d VID：PID -v | grep "14 Video" 如果兼容UVC，则会输出类似信息 bFunctionClass 14 Video bInterfaceClass 14 Video bInterfaceClass 14 Video bInterfaceClass 14 Video 如果没有以上信息，则是non-UVC设备。 1. Kernel配置：
Device Drivers  ---> <*> Multimediasupport  --->   Video For Linux  
Device Drivers  ---> <*> Multimediasupport  ---> [*]  Video capture adapters --->  [*]  V4L USB devices --->     USB Video Class (UVC)

--- V4L USB devices  :这里还有很多特定厂商的driver.可供选择。


分析：
 "USB Video Class(UVC)"：对应的driver是：uvcvideo.ko
"Video For Linux": 对应driver是：videodev.ko

安装driver顺序如下：
insmod v4l1_compat.ko
insmod videodev.ko
insmod uvcvideo.ko


driver会创建一个或多个主设备号为81，次设备号：0-255的设备。
除了camera会创建为：/dev/videoX 之外，还有VBI设备-/dev/vbiX.Radio设备--/dev/radioX.
 

2. V4L2一些概念：
2.1：Video Input and Output:
video input and output是指device物理连接。
只有video 和VBI capture拥有input.
Radio设备则没有video input 和output.


2.2: Video Standards:
Video Device支持一个或多个Video 标准。



3. 使用V4L2编程：
使用V4L2(Video for Linux 2) API的过程大致如下：
Opening the device Changing device properties, selecting a video and audio input,video standard, picture brightness a. o. Negotiating a data format Negotiating an input/output method The actual input/output loop Closing the device


3.1：打开设备：
fd = open("/dev/video0", O_RDWR, 0); //以阻塞模式打开设想头

3.2: 查询设备能力：Querying Capabilities:
因为V4L2可以对多种设备编程，所以并不是所有API可以对所有设备编程，哪怕是同类型的设备，使用ioctl--VIDIOC_QUERYCAP去询问支持什么功能。

struct v4l2_capability cap;
rel = ioctl(fdUsbCam, VIDIOC_QUERYCAP,&cap);
if(rel != 0)
{ perror("ioctl VIDIOC_QUERYCAP"); return -1; }

结构体如下：
struct v4l2_capability {  __u8 driver[16];  __u8 card[32];  __u8 bus_info[32];  __u32 version;  __u32 capabilities;  __u32 reserved[4]; }; 这里面最重要的是：capabilities: 
头文件linux/videodev2.h和kernel头文件linux/videodev2.h中都有描述：
#define V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE 0x00000001  #define V4L2_CAP_VIDEO_OUTPUT 0x00000002   #define V4L2_CAP_VIDEO_OVERLAY 0x00000004   #define V4L2_CAP_VBI_CAPTURE 0x00000010   #define V4L2_CAP_VBI_OUTPUT 0x00000020   #define V4L2_CAP_SLICED_VBI_CAPTURE 0x00000040  #define V4L2_CAP_SLICED_VBI_OUTPUT 0x00000080  #define V4L2_CAP_RDS_CAPTURE 0x00000100   #define V4L2_CAP_VIDEO_OUTPUT_OVERLAY 0x00000200  #define V4L2_CAP_HW_FREQ_SEEK 0x00000400   #define V4L2_CAP_RDS_OUTPUT 0x00000800  
#define V4L2_CAP_TUNER 0x00010000   #define V4L2_CAP_AUDIO 0x00020000   #define V4L2_CAP_RADIO 0x00040000   #define V4L2_CAP_MODULATOR 0x00080000  
#define V4L2_CAP_READWRITE            0x01000000  #define V4L2_CAP_ASYNCIO              0x02000000  #define V4L2_CAP_STREAMING            0x04000000 
这里要说到VBI， Vertical Blanking Interval的缩写 。电视信号包括一部分非可视信号，它不传送可视信息，因此被称为ⅦI(垂直消隐期间)。VBI可以用于传送其他信息，通常是一种专用字幕信号 
这和Blog 重显率中所说暗合。

在这里， V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE 说明设备是个图像采集设备，V4L2_CAP_STREAMING 说明是个Streaming设备。
通常，摄像头都支持以上两个能力。


3.3：查询当前捕获格式：
 memset(&fmt, 0, sizeof(structv4l2_format)); fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
if (ioctl(fdUsbCam, VIDIOC_G_FMT, &fmt)< 0)     {        printf("get format failed ");        return -1;     } 注意，此处，fmt是个in/out参数。
参见Kernel代码v4l2_ioctl.c中。此ioctl，它会首先判断
fmt.type.
type类型和含义如下：
V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE     ：vid-cap V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OVERLAY     ：vid-overlay V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OUTPUT      :vid-out V4L2_BUF_TYPE_VBI_CAPTURE       :vbi-cap V4L2_BUF_TYPE_VBI_OUTPUT        : vbi-out V4L2_BUF_TYPE_SLICED_VBI_CAPTURE  :sliced-vbi-cap V4L2_BUF_TYPE_SLICED_VBI_OUTPUT  :sliced-vbi-out V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OUTPUT_OVERLAY : vid-out-overlay
咱们是使用Video Cam的。所以用V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
struct v4l2_format {  enum v4l2_buf_type type;  union  {  struct v4l2_pix_format pix;  struct v4l2_window win;  struct v4l2_vbi_format vbi;  struct v4l2_sliced_vbi_format sliced;  __u8 raw_data[200];  } fmt; };
我们得到的信息在v4l2_pix_format中。
你可以看到，宽，高，像素格式。
其中像素格式包括：
#define V4L2_PIX_FMT_RGB332 v4l2_fourcc('R','G','B','1')  #define V4L2_PIX_FMT_RGB555 v4l2_fourcc('R','G','B','O')  #define V4L2_PIX_FMT_RGB565 v4l2_fourcc('R','G','B','P')  #define V4L2_PIX_FMT_RGB555X v4l2_fourcc('R','G','B','Q')  #define V4L2_PIX_FMT_RGB565X v4l2_fourcc('R','G','B','R')  #define V4L2_PIX_FMT_BGR24 v4l2_fourcc('B','G','R','3')  #define V4L2_PIX_FMT_RGB24 v4l2_fourcc('R','G','B','3')  #define V4L2_PIX_FMT_BGR32 v4l2_fourcc('B','G','R','4')  #define V4L2_PIX_FMT_RGB32 v4l2_fourcc('R','G','B','4')  #define V4L2_PIX_FMT_GREY v4l2_fourcc('G','R','E','Y')  #define V4L2_PIX_FMT_YVU410 v4l2_fourcc('Y','V','U','9')  #define V4L2_PIX_FMT_YVU420 v4l2_fourcc('Y','V','1','2')  #define V4L2_PIX_FMT_YUYV v4l2_fourcc('Y','U','Y','V')  #define V4L2_PIX_FMT_UYVY v4l2_fourcc('U','Y','V','Y')  #define V4L2_PIX_FMT_YUV422P v4l2_fourcc('4','2','2','P')  #define V4L2_PIX_FMT_YUV411P v4l2_fourcc('4','1','1','P')  #define V4L2_PIX_FMT_Y41P v4l2_fourcc('Y','4','1','P') 
#define V4L2_PIX_FMT_NV12 v4l2_fourcc('N','V','1','2')  #define V4L2_PIX_FMT_NV21 v4l2_fourcc('N','V','2','1') 
#define V4L2_PIX_FMT_YUV410 v4l2_fourcc('Y','U','V','9')  #define V4L2_PIX_FMT_YUV420 v4l2_fourcc('Y','U','1','2')  #define V4L2_PIX_FMT_YYUV v4l2_fourcc('Y','Y','U','V')  #define V4L2_PIX_FMT_HI240 v4l2_fourcc('H','I','2','4')  #define V4L2_PIX_FMT_HM12 v4l2_fourcc('H','M','1','2') 
#define V4L2_PIX_FMT_SBGGR8 v4l2_fourcc('B','A','8','1') 
#define V4L2_PIX_FMT_MJPEG v4l2_fourcc('M','J','P','G')  #define V4L2_PIX_FMT_JPEG v4l2_fourcc('J','P','E','G')  #define V4L2_PIX_FMT_DV v4l2_fourcc('d','v','s','d')  #define V4L2_PIX_FMT_MPEG v4l2_fourcc('M','P','E','G') 
#define V4L2_PIX_FMT_WNVA v4l2_fourcc('W','N','V','A')  #define V4L2_PIX_FMT_SN9C10X v4l2_fourcc('S','9','1','0')  #define V4L2_PIX_FMT_PWC1 v4l2_fourcc('P','W','C','1')  #define V4L2_PIX_FMT_PWC2 v4l2_fourcc('P','W','C','2')  #define V4L2_PIX_FMT_ET61X251 v4l2_fourcc('E','6','2','5') 
fxxk,真TNND多。

请注意，此时取到的宽，高，像素格式均正确。但不知为何，bytesperline却为0。

3.4：设置当前捕获格式 
fmt.fmt.pix.width =  640; fmt.fmt.pix.height = 480; fmt.fmt.pix.pixelformat=V4L2_PIX_FMT_YUYV; rel = ioctl(fdUsbCam, VIDIOC_S_FMT, &fmt); if (rel < 0) { printf(" Set format failed "); return -1; }

此时，再取当前捕获格式，则一切正常。包括 bytesperline 



3.5：读取Stream 设置。

struct v4l2_streamparm *setfps;
setfps=(struct v4l2_streamparm *) calloc(1, sizeof(structv4l2_streamparm)); memset(setfps, 0, sizeof(struct v4l2_streamparm)); setfps->type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; 
    rel = ioctl(fdUsbCam,VIDIOC_G_PARM, setfps);     if(rel == 0)     {        printf("  Frame rate:  %u/%u ",             setfps->parm.capture.timeperframe.denominator,             setfps->parm.capture.timeperframe.numerator              );     }     else     {        perror("Unable to read out current framerate");        return -1;     }
注意： ioctl(fdUsbCam, VIDIOC_G_PARM,setfps); 参数3也是i/o 参数。必须要首先其type.
struct v4l2_streamparm {  enum v4l2_buf_type type;  union  {  struct v4l2_captureparm capture;  struct v4l2_outputparm output;  __u8 raw_data[200];  } parm; };
type字段描述的是在涉及的操作的类型。对于视频捕获设备，应该为V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE。对于输出设备应该为V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OUTPUT。它的值也可以是V4L2_BUF_TYPE_PRIVATE，在这种情况下，raw_data字段用来传递一些私有的，不可移植的，甚至是不鼓励的数据给内核。 

enum v4l2_buf_type {  V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE = 1,  V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OUTPUT = 2,  V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OVERLAY = 3,  V4L2_BUF_TYPE_VBI_CAPTURE = 4,  V4L2_BUF_TYPE_VBI_OUTPUT = 5,
 V4L2_BUF_TYPE_SLICED_VBI_CAPTURE = 6,  V4L2_BUF_TYPE_SLICED_VBI_OUTPUT = 7,  V4L2_BUF_TYPE_PRIVATE = 0x80, };
咱们当然选用V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE

对于捕获设备而言，parm.capture字段是要关注的内容，这个结构体如下：
struct v4l2_captureparm
    {
       __u32             capability;
       __u32             capturemode;
       structv4l2_fract  timeperframe;
       __u32             extendedmode;
       __u32          readbuffers;
       __u32             reserved[4];
   }; 

timeperframe字段用于指定想要使用的帧频率，它又是一个结构体：

    struct v4l2_fract{
       __u32  numerator;
       __u32  denominator;
    };
numerator和denominator所描述的系数给出的是成功的帧之间的时间间隔。
numerator 分子，denominator 分母。主要表达每次帧之间时间间隔。 numerator/denominator秒一帧。




3.6：设置Stream参数。(主要是采集帧数)
setfps->parm.capture.timeperframe.numerator=1; setfps->parm.capture.timeperframe.denominator=60;     rel = ioctl(fdUsbCam,VIDIOC_S_PARM, setfps); if(rel != 0)     {        printf(" Unable to Set FPS");        return -1;     }
当然，setfps的其它项目，都是之前使用VIDIOC_G_PARM取得的。


3.7：创建一组缓冲区(buf)
struct v4l2_requestbuffers rb;
memset(&rb, 0, sizeof(structv4l2_requestbuffers)); rb.count = 3; rb.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; rb.memory = V4L2_MEMORY_MMAP; rel = ioctl(fdUsbCam, VIDIOC_REQBUFS,&rb); if (rel < 0) {        printf("Unable to allocate buffers: %d. ",errno);        return -1; }



其中参数rb为：struct v4l2_requestbuffers:
struct v4l2_requestbuffers {  __u32 count;  enum v4l2_buf_type type;  enum v4l2_memory memory;  __u32 reserved[2]; }; type 字段描述的是完成的I/O操作的类型。通常它的值要么是视频获得设备的V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE，要么是输出设备的V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OUTPUT

struct v4l2_memory:
 enum v4l2_memory {  V4L2_MEMORY_MMAP = 1,  V4L2_MEMORY_USERPTR = 2,  V4L2_MEMORY_OVERLAY = 3, };

想要使用内存映谢的缓冲区，它将会把memory字段置为V4L2_MEMORY_MMAP，count置为它想要使用的缓冲区的数目。
















顺便看看USB TO Serail:
Device Drivers  --->[*] USB support --->   USB Serial Converter support --->    USB Prolific 2303 Single Port SerialDriver


USB Prolific 2303 Single Port Serial Driver是指出支持pl2303芯片的USB 2serial.
pl2303.ko

USB Serial Converter support是基础driver. 对应usbserial.ko

 

注1：ioctl中常用的cmd.

VIDIOC_REQBUFS：分配内存 
VIDIOC_QUERYBUF：把VIDIOC_REQBUFS中分配的数据缓存转换成物理地址 
VIDIOC_QUERYCAP：查询驱动功能 
VIDIOC_ENUM_FMT：获取当前驱动支持的视频格式 
VIDIOC_S_FMT：设置当前驱动的频捕获格式 
VIDIOC_G_FMT：读取当前驱动的频捕获格式 
VIDIOC_TRY_FMT：验证当前驱动的显示格式 
VIDIOC_CROPCAP：查询驱动的修剪能力 
VIDIOC_S_CROP：设置视频信号的边框 
VIDIOC_G_CROP：读取视频信号的边框 
VIDIOC_QBUF：把数据从缓存中读取出来 
VIDIOC_DQBUF：把数据放回缓存队列 
VIDIOC_STREAMON：开始视频显示函数 
VIDIOC_STREAMOFF：结束视频显示函数 
VIDIOC_QUERYSTD：检查当前视频设备支持的标准，例如PAL或NTSC。 
VIDIOC_G_PARM ：得到Stream信息。如帧数等。
VIDIOC_S_PARM:设置Stream信息。如帧数等。
 



注2：
如何判断某ioctl cmd所用参数类型：
例如：
ioctl-cmd:  VIDIOC_QUERYCAP.
它的返回参数类型ioctl(fd, cmd, 参数)。
首先想到的是从kernel Sourcev4l2_ioctl.c中看。但这比较麻烦，又个简单办法：可以在video2dev.h中看到：
#define VIDIOC_QUERYCAP _IOR ('V', 0, struct v4l2_capability)
即使用cmd为 VIDIOC_QUERYCAP 时，参数为structv4l2_capability 

V4L2是V4L的升级版本，linux下视频设备程序提供了一套接口规范。

常用的结构体在内核目录include/linux/videodev2.h中定义

struct v4l2_requestbuffers  //申请帧缓冲，对应命令VIDIOC_REQBUFS
struct v4l2_capability      //视频设备的功能，对应命令VIDIOC_QUERYCAP
struct v4l2_input           //视频输入信息，对应命令VIDIOC_ENUMINPUT
struct v4l2_standard        //视频的制式，比如PAL，NTSC，对应命令VIDIOC_ENUMSTD
struct v4l2_format          //帧的格式，对应命令VIDIOC_G_FMT、VIDIOC_S_FMT等
struct v4l2_buffer          //驱动中的一帧图像缓存，对应命令VIDIOC_QUERYBUF
struct v4l2_crop            //视频信号矩形边框
v4l2_std_id                 //视频制式


V4L2采用流水线的方式，操作更简单直观，基本遵循打开视频设备、设置格式、处理数据、关闭设备，更多的具体操作通过ioctl函数来实现。

1.打开视频设备
在V4L2中，视频设备被看做一个文件。使用open函数打开这个设备：
// 用非阻塞模式打开摄像头设备
int cameraFd;
cameraFd = open("/dev/video0", O_RDWR | O_NONBLOCK, 0);
// 如果用阻塞模式打开摄像头设备，上述代码变为：
//cameraFd = open("/dev/video0", O_RDWR, 0);
应用程序能够使用阻塞模式或非阻塞模式打开视频设备，如果使用非阻塞模式调用视频设备，即使尚未捕获到信息，驱动依旧会把缓存（DQBUFF）里的东西返回给应用程序。

2. 设定属性及采集方式
打开视频设备后，可以设置该视频设备的属性，例如裁剪、缩放等。这一步是可选的。在Linux编程中，一般使用ioctl函数来对设备的I/O通道进行管理：
 int ioctl (int __fd, unsigned long int __request, .../*args*/) ;
在进行V4L2开发中，常用的命令标志符如下(some are optional)： 
•    VIDIOC_REQBUFS：分配内存 
•    VIDIOC_QUERYBUF：把VIDIOC_REQBUFS中分配的数据缓存转换成物理地址 
•    VIDIOC_QUERYCAP：查询驱动功能 
•    VIDIOC_ENUM_FMT：获取当前驱动支持的视频格式 
•    VIDIOC_S_FMT：设置当前驱动的频捕获格式 
•    VIDIOC_G_FMT：读取当前驱动的频捕获格式 
•    VIDIOC_TRY_FMT：验证当前驱动的显示格式 
•    VIDIOC_CROPCAP：查询驱动的修剪能力 
•    VIDIOC_S_CROP：设置视频信号的边框 
•    VIDIOC_G_CROP：读取视频信号的边框 
•    VIDIOC_QBUF：把数据从缓存中读取出来 
•    VIDIOC_DQBUF：把数据放回缓存队列 
•    VIDIOC_STREAMON：开始视频显示函数 
•    VIDIOC_STREAMOFF：结束视频显示函数 
•    VIDIOC_QUERYSTD：检查当前视频设备支持的标准，例如PAL或NTSC。 
2.1检查当前视频设备支持的标准
在亚洲，一般使用PAL（720X576）制式的摄像头，而欧洲一般使用NTSC（720X480），使用VIDIOC_QUERYSTD来检测：
v4l2_std_id std;
do {
        ret = ioctl(fd, VIDIOC_QUERYSTD, &std);
} while (ret == -1 && errno == EAGAIN);
switch (std) {
    case V4L2_STD_NTSC:
        //……
    case V4L2_STD_PAL:
        //……
}
2.2 设置视频捕获格式
当检测完视频设备支持的标准后，还需要设定视频捕获格式，结构如下：
struct v4l2_format fmt;
memset ( &fmt, 0, sizeof(fmt) );
fmt.type                = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
fmt.fmt.pix.width       = 720;
fmt.fmt.pix.height      = 576;
fmt.fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_YUYV;
fmt.fmt.pix.field       = V4L2_FIELD_INTERLACED;
if (ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt) == -1) {
  return -1;
}

v4l2_format结构如下：
struct v4l2_format {
      enum v4l2_buf_type type; //数据流类型，必须永远是V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
      union
      {
          struct v4l2_pix_format   pix;  
          struct v4l2_window        win;  
          struct v4l2_vbi_format   vbi;  
          __u8    raw_data[200];          
      } fmt;
};
struct v4l2_pix_format {
    __u32                   width;          // 宽，必须是16的倍数
    __u32                   height;         // 高，必须是16的倍数
    __u32                   pixelformat;   // 视频数据存储类型，例如是YUV4：2：2还是RGB
    enum v4l2_field         field;
    __u32                   bytesperline;
    __u32                   sizeimage;
    enum v4l2_colorspace    colorspace;
    __u32                   priv;
};
2.3 分配内存
接下来可以为视频捕获分配内存：
struct v4l2_requestbuffers  req;

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

if (ioctl(fd, VIDIOC_REQBUFS, &req) == -1) {
      return -1;
}

v4l2_requestbuffers　结构如下：
struct v4l2_requestbuffers {
   u32                count;//缓存数量,也就是说在缓存队列里保持多少张照片
   enum v4l2_buf_type type; //数据流类型,必须永远是V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
   enum v4l2_memory   memory;//V4L2_MEMORY_MMAP或V4L2_MEMORY_USERPTR
   u32                reserved[2];
};
2.4 获取并记录缓存的物理空间
使用VIDIOC_REQBUFS，我们获取了req.count个缓存，下一步通过调用VIDIOC_QUERYBUF命令来获取这些缓存的地址，然后使用mmap函数转换成应用程序中的绝对地址，最后把这段缓存放入缓存队列：
 
typedef struct VideoBuffer {
    void   *start;
    size_t  length;
} VideoBuffer;

v4l2_buffer     结构如下：
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;
};
VideoBuffer*         buffers = calloc( req.count, sizeof(*buffers) );
struct v4l2_buffer  buf;

for (numBufs = 0; numBufs < req.count; numBufs++) 
{
    memset( &buf, 0, sizeof(buf) );
    buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
    buf.index = numBufs;
    // 读取缓存
    if (ioctl(fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf) == -1) {
        return -1;
    }

    buffers[numBufs].length = buf.length;
    // 转换成相对地址
    buffers[numBufs].start = mmap(NULL, buf.length, PROT_READ | PROT_WRITE,
                                        MAP_SHARED,fd, buf.m.offset);

    if (buffers[numBufs].start == MAP_FAILED) {
        return -1;
    }

    // 放入缓存队列
    if (ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf) == -1) {
        return -1;
    }
}
2.5 视频采集方式
操作系统一般把系统使用的内存划分成用户空间和内核空间，分别由应用程序管理和操作系统管理。应用程序可以直接访问内存的地址，而内核空间存放的是供内核访问的代码和数据，用户不能直接访问。v4l2捕获的数据，最初是存放在内核空间的，这意味着用户不能直接访问该段内存，必须通过某些手段来转换地址。
一共有三种视频采集方式：使用read/write方式；内存映射方式和用户指针模式。
read、write方式，在用户空间和内核空间不断拷贝数据，占用了大量用户内存空间，效率不高。
内存映射方式：把设备里的内存映射到应用程序中的内存控件，直接处理设备内存，这是一种有效的方式。上面的mmap函数就是使用这种方式。
用户指针模式：内存片段由应用程序自己分配。这点需要在v4l2_requestbuffers里将memory字段设置成V4L2_MEMORY_USERPTR。
2.6 处理采集数据
V4L2有一个数据缓存，存放req.count数量的缓存数据。数据缓存采用FIFO的方式，当应用程序调用缓存数据时，缓存队列将最先采集到的视频数据缓存送出，并重新采集一张视频数据。这个过程需要用到两个ioctl命令,VIDIOC_DQBUF和VIDIOC_QBUF：
struct v4l2_buffer buf;
memset(&buf,0,sizeof(buf));
buf.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
buf.memory=V4L2_MEMORY_MMAP;
buf.index=0;
//读取缓存
if (ioctl(cameraFd, VIDIOC_DQBUF, &buf) == -1)
{
    return -1;
}
//…………视频处理算法
//重新放入缓存队列
if (ioctl(cameraFd, VIDIOC_QBUF, &buf) == -1) {
    return -1;
}

3. 关闭视频设备
使用close函数关闭一个视频设备
close(cameraFd)
如果使用mmap,最后还需要使用munmap方法。






下面是damo程序（经过实际验证，修改了网上的例程的错误）
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#include
#include
#include
#include
#include            
#include             
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

#include         
#include

#define CAMERA_DEVICE "/dev/video0"
#define CAPTURE_FILE "frame.jpg"

#define VIDEO_WIDTH 640
#define VIDEO_HEIGHT 480
#define VIDEO_FORMAT V4L2_PIX_FMT_YUYV
#define BUFFER_COUNT 4

typedef struct VideoBuffer {
    void   *start;
    size_t  length;
} VideoBuffer;

int main()
{
    int i, ret;

    // 打开设备
    int fd;
    fd = open(CAMERA_DEVICE, O_RDWR, 0);
    if (fd < 0) {
        printf("Open %s failed ", CAMERA_DEVICE);
        return -1;
    }

    // 获取驱动信息
    struct v4l2_capability cap;
    ret = ioctl(fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap);
    if (ret < 0) {
        printf("VIDIOC_QUERYCAP failed (%d) ", ret);
        return ret;
    }
    // Print capability infomations
    printf("Capability Informations: ");
    printf(" driver: %s ", cap.driver);
    printf(" card: %s ", cap.card);
    printf(" bus_info: %s ", cap.bus_info);
    printf(" version: %08X ", cap.version);
    printf(" capabilities: %08X ", cap.capabilities);

    // 设置视频格式
    struct v4l2_format fmt;
    memset(&fmt, 0, sizeof(fmt));
    fmt.type                = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    fmt.fmt.pix.width       = VIDEO_WIDTH;
    fmt.fmt.pix.height      = VIDEO_HEIGHT;
    fmt.fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_YUYV;
    fmt.fmt.pix.field       = V4L2_FIELD_INTERLACED;
    ret = ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt);
    if (ret < 0) {
        printf("VIDIOC_S_FMT failed (%d) ", ret);
        return ret;
    }

    // 获取视频格式
    ret = ioctl(fd, VIDIOC_G_FMT, &fmt);
    if (ret < 0) {
        printf("VIDIOC_G_FMT failed (%d) ", ret);
        return ret;
    }
    // Print Stream Format
    printf("Stream Format Informations: ");
    printf(" type: %d ", fmt.type);
    printf(" width: %d ", fmt.fmt.pix.width);
    printf(" height: %d ", fmt.fmt.pix.height);
    char fmtstr[8];
    memset(fmtstr, 0, 8);
    memcpy(fmtstr, &

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