image.png

这里我们只考虑应用程序如何调用V4L2接口。V4L2本身就是一个字符设备，跟其他字符设备驱动一样，其实使用V4L2只要3个接口:

• open :打开设备文件
• ioclt : 设置或获取camera相关参数，读写控制等
• mmap: 内存映射, 用户空间通过内存映射获取到camera的数据
• close:关闭设备文件描述符

详细的内容可以参考官网
http://v4l.videotechnology.com/dwg/
下面介绍的只是一个使用的demo，demo代码可参考
https://github.com/yizhongliu/AnV4L2Camera

V4L2 采集camera数据

下面是应用利用V4L2 采集camera数据的大体流程：

v4l2camera.png

• 打开文件描述符

int open(constchar *device_name, int flags);

跟打开其他的设备文件是一样的，camera的设备节点是/dev/video*

int fd=open("/dev/video0",O_RDWR, 0);// 打开设备

• 获取camera的参数
  先直观地了解下用v4l2获取camera的参数的格式

:~/software/squashfs-root$ v4l2-ctl -d0 --list-formats-ext
ioctl: VIDIOC_ENUM_FMT
    Index       : 0
    Type        : Video Capture
    Pixel Format: 'MJPG' (compressed)
    Name        : Motion-JPEG
        Size: Discrete 1280x720
            Interval: Discrete 0.033s (30.000 fps)
        Size: Discrete 848x480
            Interval: Discrete 0.033s (30.000 fps)
        Size: Discrete 960x540
            Interval: Discrete 0.033s (30.000 fps)

    Index       : 1
    Type        : Video Capture
    Pixel Format: 'YUYV'
    Name        : YUYV 4:2:2
        Size: Discrete 640x480
            Interval: Discrete 0.033s (30.000 fps)
        Size: Discrete 160x120
            Interval: Discrete 0.033s (30.000 fps)
        Size: Discrete 320x180
            Interval: Discrete 0.033s (30.000 fps)
        Size: Discrete 320x240
            Interval: Discrete 0.033s (30.000 fps)
        Size: Discrete 424x240
            Interval: Discrete 0.033s (30.000 fps)
        Size: Discrete 640x360
            Interval: Discrete 0.033s (30.000 fps)

这是在电脑上面用命令获取到的打印，可以看到组织的方式是 第一层是支持的图像格式， 第二层是支持的分辨率，第三层的帧率，所以我们写代码时是先去获取支持的图片格式，再用图片格式去获取该格式下支持的分辨率，再利用图片格式和
分辨率去获取该条件下支持的帧率

获取支持的格式：

struct v4l2_fmtdesc fmtd;
fmtd.index = i;
fmtd.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
if (ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FMT, &fmtd) < 0)
    break;

获取支持的分辨率

struct v4l2_frmsizeenum  frmsize;
frmsize.index = j;
frmsize.pixel_format = fmtd.pixelformat;
if (ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FRAMESIZES, &frmsize) < 0)
    break;

获取支持的帧率

struct v4l2_frmivalenum  framival;
framival.index = k;
framival.pixel_format = fmtd.pixelformat;
framival.width = frmsize.discrete.width;
framival.height = frmsize.discrete.height;
if (ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FRAMEINTERVALS, &framival) < 0)
       break;

• 设置camera参数
  这里主要设置视频的格式，宽高等

struct v4l2_format format;
format.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
format.fmt.pix.width = width;
format.fmt.pix.height = height;
format.fmt.pix.pixelformat = pixelformat;

// MUST set
format.fmt.pix.field = V4L2_FIELD_ANY;

ret = ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &format);
if (ret < 0) {
    ALOGE("Unable to set format: %s", strerror(errno));
    return -1;
}

• 申请帧缓冲区

V4L2支持内存映射方式(mmap)和直接读取方式(read)来采集数据，前者一般用于连续视频数据的采集，后者常用于静态图片数据的采集，这里只讨论内存映射方式的视频采集。

视频数据采集过程有两个队列，一个输入队列和一个输出队列。视频开始采集后，启动视频采集后，驱动程序开始采集一帧数据，把采集的数据放入视频采集输入队列的第一个帧缓冲区，一帧数据采集完成后，驱动程序将该帧缓冲区移至视频采集输出队列。应用程序从输出队列中获取数据，处理完后将缓冲区放到输入队列的队尾。

1353038230_2495.png

    /* V4L2: request buffers, only 1 frame */
    rb.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    rb.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
    rb.count = 1;

    ret = ioctl(fd, VIDIOC_REQBUFS, &rb);
    if (ret < 0) {
        ALOGE("Unable request buffers: %s", strerror(errno));
        return -1;
    }

    /* V4L2: map buffer  */
    memset(&buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));

    buf.index = 0;
    buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;

    ret = ioctl(fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf);
    if (ret < 0) {
        ALOGE("Unable query buffer: %s", strerror(errno));
        return -1;
    }

    /* Only map one */
    mem = (unsigned char *)mmap(0, buf.length, PROT_READ | PROT_WRITE, 
                MAP_SHARED, fd, buf.m.offset);
    if (mem == MAP_FAILED) {
        ALOGE("Unable map buffer: %s", strerror(errno));
        return -1;
    }

    /* V4L2: queue buffer */
    ret = ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf);

这里是先申请了帧缓冲队列，只申请了一个，然后查询buff是否申请成功，最后做了内存映射，这里只用了一个buf，多个的话需要映射多个buf。最后一步ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf)是把缓冲区放到视频输入采集队列。

• 开始数据采集

 enum v4l2_buf_type type;
 type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 ret = ioctl(fd, VIDIOC_STREAMON, &type);

• 循环数据采集处理
  一般会起一个线程对数据进行采集处理

int V4L2Camera::GrabRawFrame(void *raw_base)
{
    int ret;

    buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;

    /* V4L2: dequeue buffer */
    ret = ioctl(fd, VIDIOC_DQBUF, &buf);
    if (ret < 0) {
        ALOGE("Unable query buffer: %s", strerror(errno));
        return ret;
    }
    ALOGD("copy size :%d", buf.bytesused);

    /* copy to userspace */
    memcpy(raw_base, mem,  buf.bytesused);

    /* V4l2: queue buffer again after that */
    ret = ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
    if (ret < 0) {
        ALOGE("Unable query buffer: %s", strerror(errno));
        return ret;
    }

    return 0;
}

这里的处理方法是先取出视频输出队列的一个缓冲区，将数据拷贝到raw_base, 最后将缓冲区放到视频输入队列

• 结束数据采集

    enum v4l2_buf_type type;
    type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    ret = ioctl(fd, VIDIOC_STREAMOFF, &type);

• 关闭文件描述符

close(fd)

关于demo中jni和视频显示部分，可以参考我的专题里面的介绍
Android FFmpeg专题结构

另外需要Video4Linux Programming.pdf可以在底下留言，留下邮箱

https://www.cnblogs.com/zhangsx/p/5803162.html
https://blog.csdn.net/li123128/article/details/89499935

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