Camera 驱动和编程

5

寸和帧相关，而不是

field

Images

包含

top

和

bottom field, bottom field

的行首先

存放在

memory

中，然后紧跟着

top field

的行。

Fields

一直以瞬间序存储，较老的放在内存前面。

Images

6

寸和帧相关，而不是

field

一个帧的两个

field

分别放在不同 的

buffer,

按照瞬间序，

也就 是说老的一个是第一个。

driver

或者应用指明

的奇偶性

（奇偶性：

< br>当前的

field

是

top

还是

bottom field

）

.

任何两个连续的

field

构成一个

frame

field

是

7

连续的，

不需要

< br>drop

掉他们，

可以通过

v4 l2_buffer

中的

sequence

< br>成员判定。

Images

的尺寸和

frame

而不是

fields

相关

Images

包含

top

和

bottom field,

每行交替，

top field

在前面。

top field

首先传送

V4L2_FIELD_INTERLACED_TB

8

Images

包含

top

bottom field,

每行交替，

bottom

V4L2_FIELD_INTERLACED_BT

9

field

在前面。

bottom field

首先传送

Field Order, Top Field First Transmitted

V4L2_FIELD_INTERLACED

V4L2_FIELD_SEQ_TB

V4L2_FIELD_SEQ_BT

V4L2_FIELD_ALTERATE

Field Order, Bottom Field First Transmitted

背景：

阅读新闻

Camera

驱动和编程

[

日期：

2012-12-31] < /p>

来源：

Linux

社区

< br>

作者：

iibull

[

字体：大

中

小

] < /p>

/*

一点小小的补充，两篇文章足以掌握摄像头的编程方法

*/

Video4Linux(

简

V4L)

是

Linux

中关于视频设备的内核驱动，它为针对视频设备的应用程序编程提供一系列

接口函数，< /p>

这些视频设备包括现今市场上流行的

TV

卡、

视频捕捉卡和

USB

摄像头等。< /p>

对于

USB

口摄像头，

< br>其驱动程序中需要提供基本的

I/O

操作接口函数

open

、

read

、

write

、

close

对中断的处理实现，内存映射功能以及对

I/O

通道的控制接口函数

ioct1

的实现等，并把

它们定义在

struct file_operat ions

中。这样当应用程序对设备文件进行诸如

open

、

close

、

r ead

、

write

等系统调用操作< /p>

时，

Linux

内核将通

过

file_operations

结构访问驱动程序提供的函数。例如，当应用程序对设备文件执行

读操作时，内 核将调用

file_operations

结构

中的

read

函数。

在系统平台上对

USB

口数码摄像头驱动，

首先把

US B

控制器驱动模块静态编译进内核，

使平台中支持

USB

接口，再在需要使用摄像头采集

insmod

动态加载其驱动模块，这样 摄像头就可正常工作了，接

着进行了下一步对视频流的采集编程。

程序中定义的数据结构

struct video_capability grab_cap;

struct video_picture grab_pic;

struct video_mmap grab_buf;

struct video_mbuf grab_vm

；

这些数据结构都是由

Video4Linux

支持的，它们的用途如下：

*video_capabili ty

包含摄像头的基本信息，例如设备名称、支持的最大最小分辨率、信号源信息等，< /p>

分别对应着结构体中成员变量

name [32]

、

maxwidth

、

max height

、

minwidth

、< /p>

minheight

、

channels (

信号

源个数

)

、

type

等；

*video_picture< /p>

包含设备采集图像的各种属性，如

brightness(

亮度

)

、

hue(< /p>

色调

)

、

con trast(

对比度

)

、

whiteness(

色度

)

、

depth(

深度

)

等；

*video_mmap

用于内存映射；

*video_mbuf

利用

mmap

进行映射的帧信息，

实际上是输入到摄像头存储器缓冲中的帧信息，

包括

size

（帧的大小）、

frames

（最多支持的帧数）、

offsets

（每帧相对基址的偏移） 。

程序中用到的主要系统调用函数有：

open(

、

close(fd)

、

mmap(void *start,size_t length,int prot,int flags,int fd,off_t offset)

、

munmap(void *start,size_tlength)

、

ioctl(int fd,int cmd,…)

。

前面提到

Linux

系统中把设备看成设备文件，在用户空间可以通过标准的

I/O

系统调用函数操作设备

文件，从而达到与设备通信交互的目的。当然，在设备驱 动中要提供对这些函数的相应支持。

这里说明一下

ioctl(int fd,int cmd,… )

函数，它在用户程序中用来控制

I/O

通道，其中，

fd

代表设备文件描

述 符，

cmd

代表用户程序对设备的控制命令，省略号一般是一个 表示类型长度的参数，也可没有。

***

采集程序实现过程

***

首先打开视频设备，摄像头在系统 中对应的设备文件为

/dev/video0

，采用系统调用函 数

grab_fd=open(

是设备打开后返回的文件描述符 （打开错误返回

-1

），

以后的系统调 用函数就可使用它来对设备文件进行操作了。

接着，利用

ioctl

（

）函数读取

struct video_capability

中有关摄像 头的信

息。该函数成功返回后，这些信息从内核空间拷贝到用户程序空间

grab_cap

各成员分量中，使用

printf

函数就可得到各成员分量信息，例如

p rintf(

获得最大垂直分辨率的

大小。

用

ioctl(grab_fd,VIDIOCGPICT,&grab_pic)

函数读取摄像头缓冲中

video_picture

信息。

在用户空间程序中

可以改变这些信息，具体方法 为先给分量赋新值，再调用

VIDIOCSPICT ioctl

函数，例如：

grab_=3;

if(ioctl(grab_fd, VIDIOCSPICT, &grab_pic)<0)

{

perror(

return -1;

};

< br>完成以上初始化设备工作后，就可以对视频图像截取了，有两种方法：

一种是

read()

直接读取；

//

通过内核缓冲

区来读取数据

另外一种

mmap()

内存映射。

/* mmap()

通过把设备文件映射到内存中，绕过了内核 缓冲区，最快的磁盘访问往往还是慢于最慢的内存

访问，所以

m map()

方式加速了

I/O

访问。

另外，

mmap()

系统调用使得进程之间通过映射同一文件 实现共享内存，

各进程可以像访问普通内存一样对

文件进行访问 ，访问时只需要使用指针

而不用调用文件操作函数。因为

mmap()

的以上优点，所以在程序

实现 中采用了内存映射方式，即

mmap()

方式。

*/

利用

mmap()

< br>方式视频裁取具体进行操作如下。

①先使用

ioctl(grab_fd, VIDIOCGMBUF, &grab_vm)

函数获得摄像头存储缓冲区的帧信息，

之后修改

video_mmap

中的设置，例如重新设置图像 帧的垂直及水平分辨率、彩色显示格式。可利用如下

语句

grab_=240;

grab_=320;

grab_=VIDEO_PALETTE_RGB24;

②接着把摄像头对应的设备文件映射到内存区，具体使用

grab_data=(unsigned char*)mmap(0, grab_, PROT_READ|PROT_WRITE,

MAP_SHARED, grad_fd, 0)

这样设备文件的内容就映射到内存区，该映射内容区可读可写并且不同进程间可共享。该函数 成功时返回

映像内存区的指针，挫败时返回值为

-1

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日期：

2012-12-31] < /p>

来源：

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社区

< br>

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iibull

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字体：大

中

小

]

下面对单帧采集和连续帧采集进行说明：

*

单帧采集

在上面获取的摄像头存储缓冲区帧信息中，最多可支持的帧数（

frames

的值）一般为两帧。对于单帧采集

只需设置

grab_=0

，

即采集其中的第一帧，

使用

ioctl(grab_fd,VI DIOCMCAPTURE,&grab_buf)

函

数，若 调用成功，则激活设备真正开始一帧图像的截取，是非阻塞的。

接着使用

ioctl(grab_fd,VIDIOCSYNC,&frame) < /p>

函数判断该帧图像是否截取完毕，成功返回表示截取完毕，

之后就 可把图像数据保存成文件的形式。

ioctl (grab_fd, VIDIOCMCAPTURE, &grab_buf)

ioctl (grab_fd, VIDIOCSYNC, &frame)

*

连续帧采集

在单帧的基础上，利用

grab_

值确定采集完毕摄像头帧缓 冲区帧数据进行循环的次数。

在循环语句中，也是使用

VIDIOCMCCAPTURE ioct1

和

VIDIOCSYNC ioctl

函数完成每帧截取，但要给采集

到的每帧图像赋地址，利用语句

buf=grab_data+grab_s[frame],

然后保存文件 的形式。

若要继续采集可再加一个外循环，在外循环语句只要 给原来的内循环再赋

frame=0

即可。

------------------------------------ -------------------------------------------------- -----------------------------------------

-----

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#define CLEAR(x) memset (&(x), 0, sizeof (x))

struct buffer {

void * start;

size_t length;

};

static char * dev_name =

static int fd = -1;

struct buffer * buffers = NULL;

FILE *file_fd;

static unsigned long file_length;

static unsigned char *file_name;

int main (int argc,char ** argv)

{

struct v4l2_capability cap;

struct v4l2_format fmt;

file_fd = fopen(

fd = open (dev_name, O_RDWR /* required */ | O_NONBLOCK, 0);

ioctl (fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap);

CLEAR (fmt);

= V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

= 640;

= 480;

ormat = V4L2_PIX_FMT_YUYV;

= V4L2_FIELD_INTERLACED;

ioctl (fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt);

file_length = erline *

buffers = calloc (1, sizeof (*buffers));

buffers[0].length = file_length;

buffers[0].start = malloc (file_length);

for (;;)

{

fd_set fds;

struct timeval tv;

int r;

FD_ZERO (&fds);

FD_SET (fd, &fds);

/* Timeout. */

_sec = 3;

_usec = 0;

r = select (fd + 1, &fds, NULL, NULL, &tv);

if (-1 == r) {

if (EINTR == errno)

continue;

printf (

}

if (0 == r) {

fprintf (stderr,

exit (EXIT_FAILURE);

}

if (read (fd, buffers[0].start, buffers[0].length))

break;

}

fwrite(buffers[0].start, buffers[0].length, 1, file_fd);

free (buffers[0].start);

close (fd);

fclose (file_fd);

exit (EXIT_SUCCESS);

return 0;

}

linux

下视频设备设置的几个参数

v4l video4linux v4l2 ioctl

用一系列的

ioctl

发命令控制设备。

v4l

支 持的

ioctl

命令大概有二十几个，为了尽快的编出一个

简单的图象捕捉程序，让我们先来看看几个主要的命令：

1. ioctl(fd,VIDIOCGCAP,&cap);

该命令主要是为了获取电视卡的功能信息。例如电视卡的名称，类型，

channe l

等。参数

cap

是一个结构，

当

ioctl

命令返回时，结构的各成员就被 赋值了，结构体的定义为：

struct video_capability

{

char name[32];

int type;

int channels; /* Num channels */

int audios; /* Num audio devices */

int maxwidth; /* Supported width */

int maxheight; /* And height */

int minwidth; /* Supported width */

int minheight; /* And height */

};

channel

指的是有几个信号输入源，例如

television,composite,s-video

等。