linux之v4l2框架介绍

按照V4L2标准，将一个数据流设备抽象成一个videoX节点，从属的子设备对应着各自的v4l2_subdev实现，并通过media controller进行统一管理。

a) 打开video设备

在需要进行视频数据流的操作之前，首先要通过标准的字符设备操作接口open方法来打开一个video设备，并且将返回的字符设备句柄存在本地，之后一系列操作都是基于该句柄。

b) 查看并设置设备

在打开设备获取文件句柄之后，就需要查询设备的属性，该动作主要通过ioctl传入VIDIOC_QUERYCAP参数来完成，其中该系列属性通过v4l2_capability结构体来表达，除此之外还可以通过传入VIDIOC_ENUM_FMT来枚举支持的数据格式，通过传入VIDIOC_G_FMT/VIDIOC_S_FMT来分别获取和设置当前的数据格式，通过VIDIOC_G_PARM/VIDIOC_S_PARM来分别获取和设置参数。

c) 申请帧缓冲区

完成设备的配置后，便可以开始向设备申请多个用于盛装图像数据的帧缓冲区，该动作通过调用ioctl并且传入VIDIOC_REQBUFS命令来完成，{BANNED}{BANNED}{BANNED}{BANNED}{BANNED}{BANNED}{BANNED}{BANNED}最佳佳佳佳佳佳佳佳后将缓冲区通过mmap方式映射到用户空间。

d) 将帧缓冲区入队

申请好帧缓冲区之后，通过调用ioctl方法传入VIDIOC_QBUF命令将帧缓冲区加入到v4l2框架中的缓冲区队列中，静等硬件模块将图像数据填充到缓冲区中。

e) 开启数据流

将所有的缓冲区加入队列中之后便可以调用ioctl并且传入VIDIOC_STREAMON命令，来通知整个框架开始进行数据传输，其中大致包括了通知各个子设备开始进行工作，{BANNED}{BANNED}{BANNED}{BANNED}{BANNED}{BANNED}{BANNED}{BANNED}最佳佳佳佳佳佳佳佳终将数据填充到V4L2框架中的缓冲区队列中。

f) 将帧缓冲区出队

一旦数据开始进行流转了，我们就可以通过调用ioctl下发VIDIOC_DQBUF命令来获取帧缓冲区，并且将缓冲区的图像数据取出，进行预览、拍照或者录像的处理，处理完成之后，需要将此次缓冲区再次放入V4L2框架中的队列中等待下次的图像数据的填充。

v4l2_device作为顶层管理者，一方面通过嵌入到一个video_device中，提供video设备节点给用户空间进行控制，另一方面，video_device内部会创建一个media_entity作为在media controller中的抽象体，被加入到media_device中的entitie链表中，此外，为了保持对所有从属设备的控制，内部还维护了一个挂载了所有子设备的subdevs链表。
        

v4l2_subdev定义了一个v4l2_subdev_ops结构体，其实现交由不同的硬件模块来具体完成。

在v4l2框架内部，会将video_device嵌入到一个具有特定主设备号的字符设备中，其方法集在操作节点时被调用到。
      

在v4l2框架中，{BANNED}{BANNED}最佳佳为核心的是图像数据缓冲区的管理，而这个管理工作便是由vb2_queue来完成的，vb2_queue通常在打开设备的时候被创建，其结构体的vb2_ops可以由驱动自己实现，而vb2_mem_ops代表了内存分配的方法集，另外，还有一个用于管理用户空间和内核空间的相互传递的方法集buf_ops,vb2_queue通过一个vb2_buffer的数组来管理申请的所有数据缓冲区，并且通过queued_list来管理入队状态的所有buffer，通过done_list来管理被填充了数据等待消费的所有buffer。