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Video for linux 2 example (v4l2 demo)

2019-07-12 23:16发布

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                       V4L2 API讲解附demo

（注：从他人博客整理修正而来）
（看完本文后，更简便的api请移步至video for linux 2 API）

1. 定义


V4L2(Video For Linux Two) 是内核提供给应用程序访问音、视频驱动的统一接口。


2. 工作流程：


打开设备－> 检查和设置设备属性－> 设置帧格式－> 设置一种输入输出方法（缓冲 区管理）－> 循环获取数据－> 关闭设备。

3. 设备的打开和关闭：


#include int open(const char *device_name, int flags); #include int clo se(int fd); 例：
int fd=open(“/dev/video0”,O_RDWR); // 打开设备 close(fd); // 关闭设备
注意：V4L2 的相关定义包含在头文件 中.


4. 查询设备属性： VIDIOC_QUERYCAP


相关函数：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_capability *argp);
相关结构体：
struct v4l2_capability { u8 driver[16]; // 驱动名字 u8 card[32]; // 设备名字 u8 bus_info[32]; // 设备在系统中的位置 u32 version; // 驱动版本号 u32 capabilities; // 设备支持的操作 u32 reserved[4]; // 保留字段 };
capabilities 常用值: V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE // 是否支持图像获取 例：显示设备信息
struct v4l2_capability cap; ioctl(fd,VIDIOC_QUERYCAP,&cap); printf(“Driver Name:%s Card Name:%s Bus info:%s Driver Version:%u.%u.%u ”,cap.driver,cap.card,cap.bus_info,(cap.version>>16)&0XFF, (cap.version>>8)&0XFF,cap.version&0XFF);

5. 设置视频的制式和帧格式


制式包括PAL，NTSC，帧的格式个包括宽度和高度等。 相关函数：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_fmtdesc *argp); int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_format *argp);
相关结构体： v4l2_cropcap 结构体用来设置摄像头的捕捉能力，在捕捉上视频时应先先设置 v4l2_cropcap 的 type 域，再通过 VIDIO_CROPCAP 操作命令获取设备捕捉能力的参数，保存于 v4l2_cropcap 结构体中，包括 bounds（最大捕捉方框的左上角坐标和宽高），defrect （默认捕捉方框的左上角坐标和宽高）等。 v4l2_format 结构体用来设置摄像头的视频制式、帧格式等，在设置这个参数时应先填 好 v4l2_format 的各个域，如 type（传输流类型），fmt.pix.width(宽)， fmt.pix.heigth(高)，fmt.pix.field(采样区域，如隔行采样)，fmt.pix.pixelformat(采 样类型，如 YUV4:2:2)，然后通过 VIDIO_S_FMT 操作命令设置视频捕捉格式。如下图所示： clip_image004



5.1 查询并显示所有支持的格式：VIDIOC_ENUM_FMT


相关函数：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_fmtdesc *argp);
相关结构体：
struct v4l2_fmtdesc { u32 index; // 要查询的格式序号，应用程序设置 enum v4l2_buf_type type; // 帧类型，应用程序设置 u32 flags; // 是否为压缩格式 u8 description[32]; // 格式名称 u32 pixelformat; // 格式 u32 reserved[4]; // 保留 };
例：显示所有支持的格式
struct v4l2_fmtdesc fmtdesc; fmtdesc.index=0; fmtdesc.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; printf("Support format: "); while(ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FMT, &fmtdesc) != -1) { printf(" %d.%s ",fmtdesc.index+1,fmtdesc.description); fmtdesc.index++; }

5.2 查看或设置当前格式： VIDIOC_G_FMT, VIDIOC_S_FMT


检查是否支持某种格式：VIDIOC_TRY_FMT 相关函数：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_format *argp);
相关结构体：
struct v4l2_format { enum v4l2_buf_type type; // 帧类型，应用程序设置 union fmt { struct v4l2_pix_format pix; // 视频设备使用 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; // 帧宽，单位像素 u32 height; // 帧高，单位像素 u32 pixelformat; // 帧格式 enum v4l2_field field; u32 bytesperline; u32 sizeimage; enum v4l2_colorspace colorspace; u32 priv; };
例：显示当前帧的相关信息
struct v4l2_format fmt; fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; ioctl(fd, VIDIOC_G_FMT, &fmt); printf(“Current data format information: width:%d height:%d ”, fmt.fmt.pix.width,fmt.fmt.pix.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.pix.pixelformat) { printf(“ format:%s ”,fmtdesc.description); break; } fmtdesc.index++; }

例：检查是否支持某种帧格式
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! ”); } }


6. 图像的缩放 VIDIOC_CROPCAP


相关函数：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_cropcap *argp); int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_crop *argp); int ioctl(int fd, int request, const struct v4l2_crop *argp);
相关结构体： v4l2_cropcap 结构体用来设置摄像头的捕捉能力，在捕捉上视频时应先先设置v4l2_cropcap 的 type 域，再通过 VIDIO_CROPCAP 操作命令获取设备捕捉能力的参数，保存于 v4l2_cropcap 结构体中，包括 bounds（最大捕捉方框的左上角坐标和宽高），defrect（默认捕捉方框的左上角坐标和宽高）等。 Cropping 和 scaling 主要指的是图像的取景范围及图片的比例缩放的支持。Crop 就 是把得到的数据作一定的裁剪和伸缩，裁剪可以只取样我们可以得到的图像大小的一部分， 剪裁的主要参数是位置、长度、宽度。而 scale 的设置是通过 VIDIOC_G_FMT 和 VIDIOC_S_FMT 来获得和设置当前的 image 的长度，宽度来实现的。看下图 image 我们可以假设 bounds 是 sensor 最大能捕捉到的图像范围，而 defrect 是设备默认 的最大取样范围，这个可以通过 VIDIOC_CROPCAP 的 ioctl 来获得设备的 crap 相关的属 性 v4l2_cropcap，其中的 bounds 就是这个 bounds，其实就是上限。每个设备都有个默 认的取样范围，就是 defrect，就是 default rect 的意思，它比 bounds 要小一些。这 个范围也是通过 VIDIOC_CROPCAP 的 ioctl 来获得的 v4l2_cropcap 结构中的 defrect 来表示的，我们可以通过 VIDIOC_G_CROP 和 VIDIOC_S_CROP 来获取和设置设备当前的 crop 设置。


6.1 设置设备捕捉能力的参数


相关函数：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_cropcap *argp);
相关结构体：
struct v4l2_cropcap { enum v4l2_buf_type type; // 数据流的类型，应用程序设置 struct v4l2_rect bounds; // 这是 camera 的镜头能捕捉到的窗口大小的局限 struct v4l2_rect defrect; // 定义默认窗口大小，包括起点位置及长,宽的大小，大小以像素为单位 struct v4l2_fract pixelaspect; // 定义了图片的宽高比 };

6.2 设置窗口取景参数 VIDIOC_G_CROP 和 VIDIOC_S_CROP


相关函数：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_crop *argp); int ioctl(int fd, int request, const struct v4l2_crop *argp);
相关结构体：
struct v4l2_crop { enum v4l2_buf_type type;// 应用程序设置 struct v4l2_rect c; }


7.video Inputs and Outputs


VIDIOC_G_INPUT 和 VIDIOC_S_INPUT 用来查询和选则当前的 input，一个 video 设备 节点可能对应多个视频源，比如 saf7113 可以最多支持四路 cvbs 输入，如果上层想在四 个cvbs视频输入间切换，那么就要调用 ioctl(fd, VIDIOC_S_INPUT, &input) 来切换。VIDIOC_G_INPUT and VIDIOC_G_OUTPUT 返回当前的 video input和output的index. 相关函数：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_input *argp);
相关结构体：
struct v4l2_input { __u32 index; /* Which input */ __u8 name[32]; /* Label */ __u32 type; /* Type of input */ __u32 audioset; /* Associated audios (bitfield) */ __u32 tuner; /* Associated tuner */ v4l2_std_id std; __u32 status; __u32 reserved[4]; };
我们可以通过VIDIOC_ENUMINPUT and VIDIOC_ENUMOUTPUT 分别列举一个input或者 output的信息，我们使用一个v4l2_input结构体来存放查询结果，这个结构体中有一个 index域用来指定你索要查询的是第几个input/ouput,如果你所查询的这个input是当前正 在使用的，那么在v4l2_input还会包含一些当前的状态信息，如果所 查询的input/output 不存在，那么回返回EINVAL错误，所以，我们通过循环查找，直到返回错误来遍历所有的 input/output. VIDIOC_G_INPUT and VIDIOC_G_OUTPUT 返回当前的video input和output 的index.
例： 列举当前输入视频所支持的视频格式
struct v4l2_input input; struct v4l2_standard standard; memset (&input, 0, sizeof (input)); //首先获得当前输入的 index,注意只是 index，要获得具体的信息，就的调用列举操作 if (-1 == ioctl (fd, VIDIOC_G_INPUT, &input.index)) { perror (”VIDIOC_G_INPUT”); exit (EXIT_FAILURE); } //调用列举操作，获得 input.index 对应的输入的具体信息 if (-1 == ioctl (fd, VIDIOC_ENUMINPUT, &input)) { perror (”VIDIOC_ENUM_INPUT”); exit (EXIT_FAILURE); } printf (”Current input %s supports: ”, input.name); memset (&standard, 0, sizeof (standard)); standard.index = 0; //列举所有的所支持的 standard，如果 standard.id 与当前 input 的 input.std 有共同的 //bit flag，意味着当前的输入支持这个 standard,这样将所有驱动所支持的 standard 列举一个 //遍，就可以找到该输入所支持的所有 standard 了。 while (0 == ioctl (fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard)) { if (standard.id & input.std) printf (”%s ”, standard.name); standard.index++; } /* EINVAL indicates the end of the enumeration, which cannot be empty unless this device falls under the USB exception. */ if (errno != EINVAL || standard.index == 0) { perror (”VIDIOC_ENUMSTD”); exit (EXIT_FAILURE); }

8. Video standards


相关函数：
v4l2_std_id std_id; //这个就是个64bit得数 int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_standard *argp);
相关结构体：
typedef u64 v4l2_std_id; struct v4l2_standard { u32 index; v4l2_std_id id; u8 name[24]; struct v4l2_fract frameperiod; /* Frames, not fields */ u32 framelines; u32 reserved[4]; };
当然世界上现在有多个视频标准，如NTSC和PAL，他们又细分为好多种，那么我们的设 备输入/输出究竟支持什么样的标准呢？我们的当前在使用的输入和输出正在使用的是哪 个标准呢？我们怎么设置我们的某个输入输出使用的标准呢？这都是有方法的。 查询我们的输入支持什么标准，首先就得找到当前的这个输入的index，然后查出它的 属性，在其属性里面可以得到该输入所支持的标准，将它所支持的各个标准与所有的标准 的信息进行比较，就可以获知所支持的各个标准的属性。一个输入所支持的标准应该是一 个集合，而这个集合是用bit与的方式用一个64位数字表示。因此我们所查到的是一个数字。 Example： Information about the current video standard v4l2_std_id std_id; //这个就是个64bit得数
struct v4l2_standard standard; // VIDIOC_G_STD就是获得当前输入使用的standard，不过这里只是得到了该标准的id // 即flag，还没有得到其具体的属性信息，具体的属性信息要通过列举操作来得到。 if (-1 == ioctl (fd, VIDIOC_G_STD, &std_id)) { perror (”VIDIOC_G_STD”); exit (EXIT_FAILURE); //获得了当前输入使用的standard // Note when VIDIOC_ENUMSTD always returns EINVAL this is no video device // or it falls under the USB exception, and VIDIOC_G_STD returning EINVAL // is no error. } memset (&standard, 0, sizeof (standard)); standard.index = 0; //从第一个开始列举 // VIDIOC_ENUMSTD用来列举所支持的所有的video标准的信息，不过要先给standard // 结构的index域制定一个数值，所列举的标 准的信息属性包含在standard里面， // 如果我们所列举的标准和std_id有共同的bit，那么就意味着这个标准就是当前输 // 入所使用的标准，这样我们就得到了当前输入使用的标准的属性信息 while (0 == ioctl (fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard)) { if (standard.id & std_id) { printf (”Current video standard: %s ”, standard.name); exit (EXIT_SUCCESS); } standard.index++; } /* EINVAL indicates the end of the enumeration, which cannot be empty unless this device falls under the USB exception. */ if (errno == EINVAL || standard.index == 0) { perror (”VIDIOC_ENUMSTD”); exit (EXIT_FAILURE); }

9. 申请和管理缓冲区


应用程序和设备有三种交换数据的方法，直接 read/write、内存映射(memory mapping) 和用户指针。这里只讨论内存映射(memory mapping)。


9.1 向设备申请缓冲区 VIDIOC_REQBUFS


相关函数：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_requestbuffers *argp);
相关结构体：
struct v4l2_requestbuffers { u32 count; // 缓冲区内缓冲帧的数目 enum v4l2_buf_type type; // 缓冲帧数据格式 enum v4l2_memory memory; // 区别是内存映射还是用户指针方式 u32 reserved[2]; };
注： enum v4l2_memoy {         V4L2_MEMORY_MMAP, V4L2_MEMORY_USERPTR }; //count,type,memory 都要应用程序设置
例：申请一个拥有四个缓冲帧的缓冲区
struct v4l2_requestbuffers req; req.count = 4; req.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; req.memory = V4L2_MEMORY_MMAP; ioctl(fd,VIDIOC_REQBUFS,&req);
9.2 获取缓冲帧的地址，长度：VIDIOC_QUERYBUF 相关函数：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_buffer *argp);
相关结构体：
struct v4l2_buffer { u32 index; //buffer 序号 enum v4l2_buf_type type; //buffer 类型 u32 byteused; //buffer 中已使用的字节数 u32 flags; // 区分是MMAP 还是USERPTR enum v4l2_field field; struct timeval timestamp; // 获取第一个字节时的系统时间 struct v4l2_timecode timecode; u32 sequence; // 队列中的序号 enum v4l2_memory memory; //IO 方式，被应用程序设置 union m { u32 offset; // 缓冲帧地址，只对MMAP 有效 unsigned long userptr; }; u32 length; // 缓冲帧长度 u32 input; u32 reserved; };
9.3 内存映射MMAP 及定义一个结构体来映射每个缓冲帧。 相关结构体：
struct buffer { void* start; unsigned int length; }*buffers;
相关函数：
#include void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset)
//addr 映射起始地址，一般为NULL ，让内核自动选择 //length 被映射内存块的长度 //prot 标志映射后能否被读写，其值为PROT_EXEC,PROT_READ,PROT_WRITE, PROT_NONE //flags 确定此内存映射能否被其他进程共享，MAP_SHARED,MAP_PRIVATE //fd,offset, 确定被映射的内存地址 返回成功映射后的地址，不成功返回MAP_FAILED ((void*)-1)
相关函数：
int munmap(void *addr, size_t length);// 断开映射
//addr 为映射后的地址，length 为映射后的内存长度 例：将四个已申请到的缓冲帧映射到应用程序，用buffers 指针记录。
buffers = (buffer*)calloc (req.count, sizeof (*buffers)); if (!buffers) { // 映射 fprintf (stderr, "Out of memory/n"); exit (EXIT_FAILURE); } 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; // 查询序号为n_buffers 的缓冲区，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; // 映射内存 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); } }

10. 缓冲区处理好之后，就可以开始获取数据了


10.1 启动 或 停止数据流 VIDIOC_STREAMON， VIDIOC_STREAMOFF


int ioctl(int fd, int request, const int *argp);
//argp 为流类型指针，如V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE.
10.2 在开始之前，还应当把缓冲帧放入缓冲队列： VIDIOC_QBUF// 把帧放入队列 VIDIOC_DQBUF// 从队列中取出帧
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_buffer *argp);
例：把四个缓冲帧放入队列，并启动数据流
unsigned int i; enum v4l2_buf_type type; for (i = 0; i < 4; ++i) // 将缓冲帧放入队列 { 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); // 这有个问题，这些buf 看起来和前面申请的buf 没什么关系，为什么呢?
例：获取一帧并处理 struct v4l2_buffer buf; CLEAR (buf); buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP; ioctl (fd, VIDIOC_DQBUF, &buf); // 从缓冲区取出一个缓冲帧 process_image (buffers[buf.index.]start); // ioctl (fdVIDIOC_QBUF&buf); //
附官方 v4l2 video capture example
/* * 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 */ #include #include #include #include #include /* getopt_long() */ #include /* low-level i/o */ #include #include #include #include #include #include #include #include #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 ", 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; } static void process_image(const void *p, int size) { if (out_buf) fwrite(p, size, 1, stdout); 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; } /* two operations * step1 : delay * step2 : read frame */ static void mainloop(void) { unsigned int count; 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 "); exit(EXIT_FAILURE); } if (read_frame()) break; /* EAGAIN - continue select loop. */ } } } /* * one operation * step1 : VIDIOC_STREAMOFF */ 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; } } /* tow operations * step1 : VIDIOC_QBUF(insert buffer to queue) * step2 : VIDIOC_STREAMOFF */ 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; } } /* two operations * step1 : munmap buffers * steo2 : free buffers */ 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 "); exit(EXIT_FAILURE); } buffers[0].length = buffer_size; buffers[0].start = malloc(buffer_size); if (!buffers[0].start) { fprintf(stderr, "Out of memory "); 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 ", dev_name); exit(EXIT_FAILURE); } else { errno_exit("VIDIOC_REQBUFS"); } } if (req.count < 2) { fprintf(stderr, "Insufficient buffer memory on %s ", dev_name); exit(EXIT_FAILURE); } buffers = calloc(req.count, sizeof(*buffers)); if (!buffers) { fprintf(stderr, "Out of memory "); 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 ", dev_name); exit(EXIT_FAILURE); } else { errno_exit("VIDIOC_REQBUFS"); } } buffers = calloc(4, sizeof(*buffers)); if (!buffers) { fprintf(stderr, "Out of memory "); 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 "); exit(EXIT_FAILURE); } } } /* five operations * step1 : cap :query camera's capability and check it(is a video device? is it support read? is it support streaming?) * step2 : cropcap:set cropcap's type and get cropcap by VIDIOC_CROPCAP * step3 : set crop parameter by VIDIOC_S_CROP (such as frame type and angle) * step4 : set fmt * step5 : mmap */ 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 ", 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 ", 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 ", 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 ", dev_name); exit(EXIT_FAILURE); } break; } /* Select video input, video standard and tune here. */ CLEAR(cropcap); cropcap.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; /* if device support cropcap's type then set crop */ 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; } } /* * close (fd) */ static void close_device(void) { if (-1 == close(fd)) errno_exit("close"); fd = -1; } /* three operations * step 1 : check dev_name and st_mode * step 2 : open(device) */ static void open_device(void) { struct stat st; if (-1 == stat(dev_name, &st)) { fprintf(stderr, "Cannot identify '%s': %d, %s ", dev_name, errno, strerror(errno)); exit(EXIT_FAILURE); } if (!S_ISCHR(st.st_mode)) { fprintf(stderr, "%s is no device ", 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 ", dev_name, errno, strerror(errno)); exit(EXIT_FAILURE); } } static void usage(FILE *fp, int argc, char **argv) { fprintf(fp, "Usage: %s [options] " "Version 1.3 " "Options: " "-d | --device name Video device name [%s] " "-h | --help Print this message " "-m | --mmap Use memory mapped buffers [default] " "-r | --read Use read() calls " "-u | --userp Use application allocated buffers " "-o | --output Outputs stream to stdout " "-f | --format Force format to 640x480 YUYV " "-c | --count Number of frames to grab [%i] " "", 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, " "); return 0; }



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