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【转载】Linux摄像头驱动1——vivid_linux摄像头驱动开发

作者：IT小白 | 2024-03-18 13:13:34

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linux摄像头驱动开发

Linux摄像头驱动学习第一篇，对虚拟视频驱动Virtual Video Driver(vivid)进行测试、分析、编写。

V4L2(Video for Linux two)是Linux内核中关于视频设备的内核驱动框架，为上层的访问底层的视频设备提供了统一的接口。

V4L2可以支持多种设备,它可以有以下几种接口:

Video capture interface(视频采集接口):从摄像头等设备上获取视频数据,是V4L2设计最初功能；
Video output interface(视频输出接口):驱动计算机的外围视频、图像显示设备；
Video overlay interface(直接传输视频接口):把从视频采集设备采集过来的信号直接输出到输出设备之上,而不用经过CPU；
Video output overlay device(视频输出覆盖设备):也被称为OSD(On-Screen Display),即在显示画面上叠加一层显示，比如菜单设置界面；
VBI interface(视频间隔消隐信号接口):提供对VBI(Vertical Blanking Interval)数据的控制,它可以使应用可以访问传输消隐期的视频信号；
Radio interface(收音机接口):处理从AM或FM高频头设备接收来的音频流；

1.V4L2框架分析

2.测试vivid

这里目的先加载vivid驱动，然后运行应用程序调用vivid驱动，初步体验效果。

2.1加载驱动

先在Ubuntu16.04上输入uname -a，可以得到当前Ubuntu内核版本号：

1	Linux ubuntu 4.4.0-116-generic #140-Ubuntu SMP Mon Feb 12 21:23:04 UTC 2018 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

当前内核版本是4.4.0-116-generic，然后去Linux内核官网下载对应的内核，提取出其中的linux-4.13.9/drivers/media/文件夹。

修改media/platform/vivid/下的Makefile:

KERN_DIR = /usr/src/linux-headers-4.4.0-116-generic

vivid-objs := vivid-core.o vivid-ctrls.o vivid-vid-common.o vivid-vbi-gen.o \

vivid-vid-cap.o vivid-vid-out.o vivid-kthread-cap.o vivid-kthread-out.o \

vivid-radio-rx.o vivid-radio-tx.o vivid-radio-common.o \

vivid-rds-gen.o vivid-sdr-cap.o vivid-vbi-cap.o vivid-vbi-out.o \

vivid-osd.o vivid-tpg.o vivid-tpg-colors.o

all:

make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules

clean:

make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean

rm -rf modules.order

obj-$(CONFIG_VIDEO_VIVID) += vivid.o

然后执行make编译，获得vivid.ko
此时加载模块sudo insmod vivid.ko，发现报错如下：

1	insmod: ERROR: could not insert module vivid.ko: Unknown symbol in module

原因是模块中的一些依赖函数的模块，没有加载，通过dmesg命令，可以看到很多函数：

[ 488.786285] vivid: Unknown symbol vb2_queue_init (err 0)

[ 488.786295] vivid: Unknown symbol v4l2_ctrl_poll (err 0)

[ 488.786304] vivid: Unknown symbol v4l2_enum_dv_timings_cap (err 0)

[ 488.786314] vivid: Unknown symbol video_ioctl2 (err 0)

[ 488.786364] vivid: Unknown symbol v4l2_get_timestamp (err 0)

[ 488.786389] vivid: Unknown symbol v4l2_device_put (err 0)

[ 488.786418] vivid: Unknown symbol vb2_ioctl_streamoff (err 0)

…………

需要先加载这些函数所在的模块才行。
这里有两个方法：
一是找到函数对应的文件，修改Makefile，编译出来，先加载。
二是找到函数对应的文件，其实模块都已经编译好了，路径在/lib/modules/4.4.0-116-generic/kernel/drivers/media/v4l2-core/里面，直接加载即可。

这两种方式都需要慢慢找对应的文件，比较麻烦，直接:

sudo modprobe vivid //安装自带vivid及依赖

sudo rmmod vivid //卸载自带的vivid

sudo insmod ./vivid.ko //安装自己编译的vivid.ko

这里先使用modprobr加载vivid，会将其依赖一并加载，然后再卸载vivid，最后加载上我们编译的vivid.ko。

这里为什么使用自己编译的vivid.ko，而不使用自带的？
因为后面修改vivid源码后，重新加载修改后的驱动，才知道修改后的效果。

2.2应用程序

Linux摄像头测试软件webcam、spcaview、luvcview、xawtv等，经测试，luvcview和xawtv比较靠谱。

luvcview
1

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luvcview -h //帮助信息

luvcview -d /dev/videoX //指定设备

luvcview -L //查询当前摄像头所支持的所有数据格式以及分辨率信息

luvcview //运行摄像头
xawtv
1

2

3

4

xawtv -h //帮助信息

xawtv -c /dev/videoX //指定设备

xawtv -noalsa //关闭声卡启动

xawtv //运行摄像头

这里加载vivid驱动后，运行xawtv效果如下：

3.分析vivid

第一次接触V4L2，直接对内核提供的Virtual Video Driver(vivid)进行分析，只要熟悉了vivid，后续再对摄像头再进行分析，就会轻松很多。

vivid是内核提供的一个虚拟机的视频设备驱动，内核提供的vivid源码在linux-4.13.9/drivers/media/platform/vivid/。

3.1 初始化、注册分析

在vivid_init()里分别注册了vivid_pdev和vivid_pdrv，注册后，由于两者name一致，则会调用probe()。在probe()里面主要进行初始化、注册等相关流程。

可以看到，在probe()里，会调用vivid_create_instance()，让后在里面先分配一个video_device，然后设置video_device，包括操作函数ops，ioctl操作函数，设备等。
然后对ctrl属性进行详细的设置，最后注册video_device，和进行常规的字符设备注册。

因此，写摄像头驱动程序的流程如下:

分配video_device:video_device_alloc()或kzalloc()；
设置video_device:.fops、.ioctl_ops、dev；
注册video_device: video_register_device()；

3.2 操作函数分析

再来看看操作函数是如何调用的：

当应用层open()/read()/write()操作/dev/videox时，先找到v4l2_fops，
然后调用v4l2_open/v4l2_read/v4l2_write(drivers/media/v4l2-core/v4l2-dev.c)，
再通过video_devdata根据次设备号从数组中得到video_device，再找到vivid_fops里对应的操作函数。

ioctl的前面流程类似，后面通过video_usercopy()获取传入的ioctl类型，找到对应ioctl_ops，调用不同的ioctl。

3.3 ioctl_ops分析

摄像头驱动有众多的ioctl，这些ioctl实现了对设备的控制：

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static const struct v4l2_ioctl_ops vivid_ioctl_ops = {

/* 表示它是一个摄像头设备 */

.vidioc_querycap = vidioc_querycap,

/* 摄像头数据格式的操作 */

.vidioc_enum_fmt_vid_cap = vidioc_enum_fmt_vid, //列举格式

.vidioc_g_fmt_vid_cap = vidioc_g_fmt_vid_cap, //获取格式

.vidioc_try_fmt_vid_cap = vidioc_try_fmt_vid_cap, //测试格式

.vidioc_s_fmt_vid_cap = vidioc_s_fmt_vid_cap, //设置格式

/* 支持multi-planar */

.vidioc_enum_fmt_vid_cap_mplane = vidioc_enum_fmt_vid_mplane,

.vidioc_g_fmt_vid_cap_mplane = vidioc_g_fmt_vid_cap_mplane,

.vidioc_try_fmt_vid_cap_mplane = vidioc_try_fmt_vid_cap_mplane,

.vidioc_s_fmt_vid_cap_mplane = vidioc_s_fmt_vid_cap_mplane,

/* 数据输出操作 */

.vidioc_enum_fmt_vid_out = vidioc_enum_fmt_vid, //枚举输出格式

.vidioc_g_fmt_vid_out = vidioc_g_fmt_vid_out, //获取输出格式

.vidioc_try_fmt_vid_out = vidioc_try_fmt_vid_out, //测试输出格式

.vidioc_s_fmt_vid_out = vidioc_s_fmt_vid_out, //设置输出格式

/* 支持multi-planar */

.vidioc_enum_fmt_vid_out_mplane = vidioc_enum_fmt_vid_mplane,

.vidioc_g_fmt_vid_out_mplane = vidioc_g_fmt_vid_out_mplane,

.vidioc_try_fmt_vid_out_mplane = vidioc_try_fmt_vid_out_mplane,

.vidioc_s_fmt_vid_out_mplane = vidioc_s_fmt_vid_out_mplane,

.vidioc_g_selection = vidioc_g_selection, //获取选择矩形

.vidioc_s_selection = vidioc_s_selection, //设置选择矩形

.vidioc_cropcap = vidioc_cropcap, //查询裁剪限制

.vidioc_g_fmt_vbi_cap = vidioc_g_fmt_vbi_cap, //获取指向原始数据VBI的指针

.vidioc_try_fmt_vbi_cap = vidioc_g_fmt_vbi_cap,

.vidioc_s_fmt_vbi_cap = vidioc_s_fmt_vbi_cap,

.vidioc_g_fmt_sliced_vbi_cap = vidioc_g_fmt_sliced_vbi_cap,

.vidioc_try_fmt_sliced_vbi_cap = vidioc_try_fmt_sliced_vbi_cap,

.vidioc_s_fmt_sliced_vbi_cap = vidioc_s_fmt_sliced_vbi_cap,

.vidioc_g_sliced_vbi_cap = vidioc_g_sliced_vbi_cap,

.vidioc_g_fmt_vbi_out = vidioc_g_fmt_vbi_out,

.vidioc_try_fmt_vbi_out = vidioc_g_fmt_vbi_out,

.vidioc_s_fmt_vbi_out = vidioc_s_fmt_vbi_out,

.vidioc_g_fmt_sliced_vbi_out = vidioc_g_fmt_sliced_vbi_out,

.vidioc_try_fmt_sliced_vbi_out = vidioc_try_fmt_sliced_vbi_out,

.vidioc_s_fmt_sliced_vbi_out = vidioc_s_fmt_sliced_vbi_out,

.vidioc_enum_fmt_sdr_cap = vidioc_enum_fmt_sdr_cap,

.vidioc_g_fmt_sdr_cap = vidioc_g_fmt_sdr_cap,

.vidioc_try_fmt_sdr_cap = vidioc_try_fmt_sdr_cap,

.vidioc_s_fmt_sdr_cap = vidioc_s_fmt_sdr_cap,

.vidioc_overlay = vidioc_overlay,

.vidioc_enum_framesizes = vidioc_enum_framesizes,

.vidioc_enum_frameintervals = vidioc_enum_frameintervals,

.vidioc_g_parm = vidioc_g_parm,

.vidioc_s_parm = vidioc_s_parm,

.vidioc_enum_fmt_vid_overlay = vidioc_enum_fmt_vid_overlay,

.vidioc_g_fmt_vid_overlay = vidioc_g_fmt_vid_overlay,

.vidioc_try_fmt_vid_overlay = vidioc_try_fmt_vid_overlay,

.vidioc_s_fmt_vid_overlay = vidioc_s_fmt_vid_overlay,

.vidioc_g_fmt_vid_out_overlay = vidioc_g_fmt_vid_out_overlay,

.vidioc_try_fmt_vid_out_overlay = vidioc_try_fmt_vid_out_overlay,

.vidioc_s_fmt_vid_out_overlay = vidioc_s_fmt_vid_out_overlay,

.vidioc_g_fbuf = vidioc_g_fbuf,

.vidioc_s_fbuf = vidioc_s_fbuf,

/* 缓冲区操作 */

.vidioc_reqbufs = vb2_ioctl_reqbufs, //申请

.vidioc_create_bufs = vb2_ioctl_create_bufs, //创建

.vidioc_prepare_buf = vb2_ioctl_prepare_buf, //准备

.vidioc_querybuf = vb2_ioctl_querybuf, //查询

.vidioc_qbuf = vb2_ioctl_qbuf, //放入

.vidioc_dqbuf = vb2_ioctl_dqbuf, //取出

.vidioc_expbuf = vb2_ioctl_expbuf, //导出

.vidioc_streamon = vb2_ioctl_streamon, //启动

.vidioc_streamoff = vb2_ioctl_streamoff, //停止

/* 输入源操作 */

.vidioc_enum_input = vidioc_enum_input, //枚举输入源

.vidioc_g_input = vidioc_g_input, //获取输入源

.vidioc_s_input = vidioc_s_input, //设置输入源

.vidioc_s_audio = vidioc_s_audio, //设置音频

.vidioc_g_audio = vidioc_g_audio, //获取音频

.vidioc_enumaudio = vidioc_enumaudio, //枚举音频

.vidioc_s_frequency = vidioc_s_frequency, //设置频率

.vidioc_g_frequency = vidioc_g_frequency, //获取输入源

.vidioc_s_tuner = vidioc_s_tuner, //设置调谐器

.vidioc_g_tuner = vidioc_g_tuner, //获取调谐器

.vidioc_s_modulator = vidioc_s_modulator, //设置调制器

.vidioc_g_modulator = vidioc_g_modulator, //获取调制器

.vidioc_s_hw_freq_seek = vidioc_s_hw_freq_seek, //硬件频率搜索

.vidioc_enum_freq_bands = vidioc_enum_freq_bands, //枚举调谐器或调制器支持的频段

/* 输出端操作 */

.vidioc_enum_output = vidioc_enum_output, //枚举视频输出端

.vidioc_g_output = vidioc_g_output, //获取视频输出

.vidioc_s_output = vidioc_s_output, //设置视频输出

.vidioc_s_audout = vidioc_s_audout, //设置音频输出

.vidioc_g_audout = vidioc_g_audout, //获取音频输出

.vidioc_enumaudout = vidioc_enumaudout, //枚举视频输出端

/* 制式操作 */

.vidioc_querystd = vidioc_querystd, //查询制式

.vidioc_g_std = vidioc_g_std, //获取制式

.vidioc_s_std = vidioc_s_std, //设置制式

.vidioc_s_dv_timings = vidioc_s_dv_timings, //设置DV时序

.vidioc_g_dv_timings = vidioc_g_dv_timings, //获取DV时序

.vidioc_query_dv_timings = vidioc_query_dv_timings, //查询DV时序

.vidioc_enum_dv_timings = vidioc_enum_dv_timings, //枚举DV时序

.vidioc_dv_timings_cap = vidioc_dv_timings_cap, //查询DV应用程序功能

.vidioc_g_edid = vidioc_g_edid, //获取EDID数据块

.vidioc_s_edid = vidioc_s_edid, //设置EDID数据块

/* 调试操作 */

.vidioc_log_status = vidioc_log_status, //输出设备状态到内核日志

.vidioc_subscribe_event = vidioc_subscribe_event, //订阅V4L2事件

.vidioc_unsubscribe_event = v4l2_event_unsubscribe, //取消订阅V4L2事件

};

提取出11个必须的ioctl:

/* 表示它是一个摄像头设备 */

.vidioc_querycap = vidioc_querycap,

/* 摄像头数据格式的操作 */

.vidioc_enum_fmt_vid_cap = vidioc_enum_fmt_vid, //列举格式

.vidioc_g_fmt_vid_cap = vidioc_g_fmt_vid_cap, //获取格式

.vidioc_try_fmt_vid_cap = vidioc_try_fmt_vid_cap, //测试格式

.vidioc_s_fmt_vid_cap = vidioc_s_fmt_vid_cap, //设置格式

/* 缓冲区操作 */

.vidioc_reqbufs = vb2_ioctl_reqbufs, //申请

.vidioc_querybuf = vb2_ioctl_querybuf, //查询

.vidioc_qbuf = vb2_ioctl_qbuf, //放入

.vidioc_dqbuf = vb2_ioctl_dqbuf, //取出

.vidioc_streamon = vb2_ioctl_streamon, //启动

.vidioc_streamoff = vb2_ioctl_streamoff, //停止

3.4 数据获取过程分析

1.请求分配缓冲区

1 2	app:ioctl(fd, VIDIOC_REQBUFS, xx) videobuf_reqbufs(vdev->queue, p->memory, &p->count);//没分配真正buf

2.查询映射缓冲区

app:ioctl(fd, VIDIOC_QUERYBUF, xx)

videobuf_querybuf //获得buf的数据格式、大小、每一行长度、高度

v4l2_mmap

vb2_fop_mmap

videobuf_mmap_mapper

__videobuf_mmap_mapper

mem->vaddr = vmalloc_user(pages); //这里分配buf

3.把缓冲区放入队列

app:ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, xx)

videobuf_qbuf

q->ops->buf_prepare(q, buf, field); //调用驱动程序提供的函数做预处理

list_add_tail(&buf->stream, &q->stream); //把缓冲区放入队列的尾部

q->ops->buf_queue(q, buf); //用驱动程序提供的"入队列函数"

4.启动摄像头

app:ioctl(fd, VIDIOC_STREAMON, xx)

videobuf_streamon

q->streaming = 1;

5.用select查询是否有数据

v4l2_poll

vdev->fops->poll();

vivi_poll

videobuf_poll_stream

buf = list_entry(); //从队列的头部获得buf

poll_wait(); //如果没有数据则休眠

vivid_thread_vid_cap //内核进程唤醒

vivid_thread_vid_cap_tick

vivid_fillbuff //构造数据

vb2_buffer_done

wake_up(); //唤醒进程

6.有数据后,从队列取出缓冲区

app:ioctl(fd, VIDIOC_DQBUF, xx) //使用VIDIOC_DQBUF获取buf状态

videobuf_dqbuf

stream_next_buffer //在队列里获得有数据的缓冲区

list_del //把它从队列中删掉

videobuf_status //把这个缓冲区的状态返回给APP

7.读取对应地址缓冲区
应用程序根据VIDIOC_DQBUF所得到缓冲区状态，知道是哪一个缓冲区有数据,就去读对应的地址(该地址来自前面的mmap)

调试技巧:

1.得到xawtv进行了哪些系统调用:
sudo strace -o xawtv.log xawtv
2.在串口终端下，修改打印等级：
sudo echo "8 4 1 7" >/proc/sys/kernel/printk
3.当无串口，即前面方法无效时，在SSH登陆时：
tail -f /var/log/kern.log &
可实现内核打印增量显示。

4.编写vivid

根据前面的分析，简单记录下虚拟视频驱动的编写流程：

1.注册平台设备和驱动；
2.probe()函数：
　　a.分配video_device；
　　b.设置video_device，包括：release、fops、ioctl_ops、v4l2_dev；
　　c.注册设置video_device；
　　d.其它：定义/初始化自旋锁/定时器；
3.填充操作函数v4l2_file_operations:
　　a.open()：初始buf化队列和设置定时器；
　　b.close():删除定时器和释放buf队列；
　　c.mmap():调用videobuf_mmap_mapper开辟虚拟内存；
　　d.poll():调用videobuf_poll_stream实现poll机制非阻塞访问；
4.填充操作函数v4l2_ioctl_ops：
　　前面介绍的11个必须ioctl，几乎都是调用内核提供的API；
5.填充操作函数videobuf_queue_ops：
　　对buf进行一些操作；
6.填充数据:
　　利用定时器，不断产生数据并唤醒进程，实现获取到图像采集数据；

[my_vivid.c]link

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#include <linux/module.h>

#include <linux/errno.h>

#include <linux/kernel.h>

#include <linux/init.h>

#include <linux/sched.h>

#include <linux/slab.h>

#include <linux/vmalloc.h>

#include <linux/font.h>

#include <linux/mutex.h>

#include <linux/platform_device.h>

#include <linux/videodev2.h>

#include <linux/v4l2-dv-timings.h>

#include <media/videobuf2-vmalloc.h>

#include <media/videobuf2-dma-contig.h>

#include <media/v4l2-dv-timings.h>

#include <media/v4l2-ioctl.h>

#include <media/v4l2-fh.h>

#include <media/v4l2-event.h>

#include <media/v4l2-device.h>

#include <media/videobuf-core.h>

#include <media/videobuf-vmalloc.h>

#include "fillbuf.c"

/* 队列操作a: 定义自旋锁、定时器、buf队列 */

static spinlock_t my_vivid_queue_slock;

static struct timer_list my_vivid_timer;

static struct videobuf_queue my_vivid_vb_vidqueue;

static struct list_head my_vivid_vb_local_queue;

static void my_vivid_timer_function(unsigned long data)

{

struct videobuf_buffer *vb;

void *vbuf;

struct timeval ts;

printk("enter %s\n", __func__);

/* 1. 构造数据: 从队列头部取出第1个videobuf, 填充数据 */

/* 1.1 从本地队列取出第1个videobuf */

if (list_empty(&my_vivid_vb_local_queue))

{

goto out;

}

vb = list_entry(my_vivid_vb_local_queue.next,

struct videobuf_buffer, queue);

/* Nobody is waiting on this buffer, return */

if (!waitqueue_active(&vb->done))

goto out;

/* 1.2 填充数据 */

vbuf = videobuf_to_vmalloc(vb);

//memset(vbuf, 0xFF, vb->size);

my_vivid_fillbuff(vb);

vb->field_count++;

do_gettimeofday(&ts);

vb->ts = ts;

vb->state = VIDEOBUF_DONE;

/* 1.3 把videobuf从本地队列中删除 */

list_del(&vb->queue);

/* 2. 唤醒进程: 唤醒videobuf->done上的进程 */

wake_up(&vb->done);

out:

/* 3. 修改timer的超时时间 : 30fps, 1秒里有30帧数据

* 每1/30 秒产生一帧数据

mod_timer(&my_vivid_timer, jiffies + HZ / 30);

}

/* 参考documentations/video4linux/v4l2-framework.txt:

drivers\media\video\videobuf-core.c

ops->buf_setup - calculates the size of the video buffers and avoid they to waste more than some maximum limit of RAM;

ops->buf_prepare - fills the video buffer structs and calls videobuf_iolock() to alloc and prepare mmaped memory;

ops->buf_queue - advices the driver that another buffer were requested (by read() or by QBUF);

ops->buf_release - frees any buffer that were allocated.

/* videobuf operations */

//APP调用ioctl VIDIOC_REQBUFS时会导致此函数被调用,它重新调整count和size

static int my_vivid_buffer_setup(struct videobuf_queue *vq, unsigned int *count, unsigned int *size)

{

printk("enter %s\n", __func__);

*size = my_vivid_format.fmt.pix.sizeimage;

if (0 == *count)

*count = 32;

return 0;

}

//APP调用ioctlVIDIOC_QBUF时导致此函数被调用,它会填充video_buffer结构体并调用videobuf_iolock来分配内存

static int my_vivid_buffer_prepare(struct videobuf_queue *vq, struct videobuf_buffer *vb,

enum v4l2_field field)

{

printk("enter %s\n", __func__);

/* 1. 设置videobuf */

vb->size = my_vivid_format.fmt.pix.sizeimage;

vb->bytesperline = my_vivid_format.fmt.pix.bytesperline;

vb->width = my_vivid_format.fmt.pix.width;

vb->height = my_vivid_format.fmt.pix.height;

vb->field = field;

/* 2. 做些准备工作 */

my_vivid_precalculate_bars(0);

/* 3. 设置状态 */

vb->state = VIDEOBUF_PREPARED;

return 0;

}

/* APP调用ioctl VIDIOC_QBUF时:

* 1. 先调用buf_prepare进行一些准备工作

* 2. 把buf放入stream队列

* 3. 调用buf_queue(起通知、记录作用)

static void my_vivid_buffer_queue(struct videobuf_queue *vq, struct videobuf_buffer *vb)

{

printk("enter %s\n", __func__);

vb->state = VIDEOBUF_QUEUED;

/* 把videobuf放入本地一个队列尾部

* 定时器处理函数就可以从本地队列取出videobuf

list_add_tail(&vb->queue, &my_vivid_vb_local_queue);

}

/* APP不再使用队列时, 用它来释放内存 */

static void my_vivid_buffer_release(struct videobuf_queue *vq,

struct videobuf_buffer *vb)

{

printk("enter %s\n", __func__);

videobuf_vmalloc_free(vb);

vb->state = VIDEOBUF_NEEDS_INIT;

}

static struct videobuf_queue_ops my_vivid_video_qops =

{

.buf_setup = my_vivid_buffer_setup, /* 计算大小以免浪费 */

.buf_prepare = my_vivid_buffer_prepare,

.buf_queue = my_vivid_buffer_queue,

.buf_release = my_vivid_buffer_release,

};

/* v4l2_file_operations */

static int my_vivid_open(struct file *file)

{

printk("enter %s\n", __func__);

//队列操作c:初始化

videobuf_queue_vmalloc_init(&my_vivid_vb_vidqueue, &my_vivid_video_qops,

NULL, &my_vivid_queue_slock, V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE, V4L2_FIELD_INTERLACED,

sizeof(struct videobuf_buffer), NULL, NULL); /* 倒数第3个参数是buffer的头部大小 */

my_vivid_timer.expires = jiffies + 1;

add_timer(&my_vivid_timer);

return 0;

}

static int my_vivid_close(struct file *file)

{

printk("enter %s\n", __func__);

del_timer(&my_vivid_timer);

videobuf_stop(&my_vivid_vb_vidqueue);

videobuf_mmap_free(&my_vivid_vb_vidqueue);

return 0;

}

static int my_vivid_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)

{

printk("enter %s\n", __func__);

return videobuf_mmap_mapper(&my_vivid_vb_vidqueue, vma);

}

static unsigned int my_vivid_poll(struct file *file, struct poll_table_struct *wait)

{

printk("enter %s\n", __func__);

return videobuf_poll_stream(file, &my_vivid_vb_vidqueue, wait);

}

/* v4l2_ioctl_ops */

static int my_vivid_vidioc_querycap(struct file *file, void *priv,

struct v4l2_capability *cap)

{

printk("enter %s\n", __func__);

strcpy(cap->driver, "my_vivid");

strcpy(cap->card, "my_vivid");

cap->version = 0x0001;

cap->device_caps = V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE | V4L2_CAP_STREAMING | V4L2_CAP_DEVICE_CAPS;

cap->capabilities = V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE | V4L2_CAP_STREAMING | V4L2_CAP_DEVICE_CAPS;

return 0;

}

static int my_vivid_vidioc_enum_fmt_vid_cap(struct file *file, void *priv,

struct v4l2_fmtdesc *f)

{

printk("enter %s\n", __func__);

if (f->index >= 1)

return -EINVAL;

strcpy(f->description, "4:2:2, packed, YUYV");

f->pixelformat = V4L2_PIX_FMT_YUYV;

return 0;

}

static int my_vivid_vidioc_g_fmt_vid_cap(struct file *file, void *priv,

struct v4l2_format *f)

{

printk("enter %s\n", __func__);

memcpy(f, &my_vivid_format, sizeof(my_vivid_format));

return 0;

}

static int my_vivid_vidioc_try_fmt_vid_cap(struct file *file, void *priv,

struct v4l2_format *f)

{

unsigned int maxw, maxh;

enum v4l2_field field;

printk("enter %s\n", __func__);

if (f->fmt.pix.pixelformat != V4L2_PIX_FMT_YUYV)

return -EINVAL;

field = f->fmt.pix.field;

if (field == V4L2_FIELD_ANY)

{

field = V4L2_FIELD_INTERLACED;

}

else if (V4L2_FIELD_INTERLACED != field)

{

return -EINVAL;

}

maxw = 1024;

maxh = 768;

/* 调整format的width, height,

* 计算bytesperline, sizeimage

v4l_bound_align_image(&f->fmt.pix.width, 48, maxw, 2,

&f->fmt.pix.height, 32, maxh, 0, 0);

f->fmt.pix.bytesperline =

(f->fmt.pix.width * 16) >> 3;

f->fmt.pix.sizeimage =

f->fmt.pix.height * f->fmt.pix.bytesperline;

return 0;

}

static int my_vivid_vidioc_s_fmt_vid_cap(struct file *file, void *priv,

struct v4l2_format *f)

{

int ret;

printk("enter %s\n", __func__);

ret = my_vivid_vidioc_try_fmt_vid_cap(file, NULL, f);

if (ret < 0)

return ret;

memcpy(&my_vivid_format, f, sizeof(my_vivid_format));

return ret;

}

static int my_vivid_vidioc_reqbufs(struct file *file, void *priv,

struct v4l2_requestbuffers *p)

{

printk("enter %s\n", __func__);

return (videobuf_reqbufs(&my_vivid_vb_vidqueue, p));

}

static int my_vivid_vidioc_querybuf(struct file *file, void *priv, struct v4l2_buffer *p)

{

printk("enter %s\n", __func__);

return (videobuf_querybuf(&my_vivid_vb_vidqueue, p));

}

static int my_vivid_vidioc_qbuf(struct file *file, void *priv, struct v4l2_buffer *p)

{

printk("enter %s\n", __func__);

return (videobuf_qbuf(&my_vivid_vb_vidqueue, p));

}

static int my_vivid_vidioc_dqbuf(struct file *file, void *priv, struct v4l2_buffer *p)

{

printk("enter %s\n", __func__);

return (videobuf_dqbuf(&my_vivid_vb_vidqueue, p, file->f_flags & O_NONBLOCK));

}

static int my_vivid_vidioc_streamon(struct file *file, void *priv, enum v4l2_buf_type i)

{

printk("enter %s\n", __func__);

return videobuf_streamon(&my_vivid_vb_vidqueue);

}

static int my_vivid_vidioc_streamoff(struct file *file, void *priv, enum v4l2_buf_type i)

{

printk("enter %s\n", __func__);

videobuf_streamoff(&my_vivid_vb_vidqueue);

return 0;

}

static const struct v4l2_ioctl_ops my_vivid_ioctl_ops =

{

// 表示它是一个摄像头设备

.vidioc_querycap = my_vivid_vidioc_querycap,

/* 用于列举、获得、测试、设置摄像头的数据的格式 */

.vidioc_enum_fmt_vid_cap = my_vivid_vidioc_enum_fmt_vid_cap,

.vidioc_g_fmt_vid_cap = my_vivid_vidioc_g_fmt_vid_cap,

.vidioc_try_fmt_vid_cap = my_vivid_vidioc_try_fmt_vid_cap,

.vidioc_s_fmt_vid_cap = my_vivid_vidioc_s_fmt_vid_cap,

/* 缓冲区操作: 申请/查询/放入队列/取出队列 */

.vidioc_reqbufs = my_vivid_vidioc_reqbufs,

.vidioc_querybuf = my_vivid_vidioc_querybuf,

.vidioc_qbuf = my_vivid_vidioc_qbuf,

.vidioc_dqbuf = my_vivid_vidioc_dqbuf,

// 启动/停止

.vidioc_streamon = my_vivid_vidioc_streamon,

.vidioc_streamoff = my_vivid_vidioc_streamoff,

};

static const struct v4l2_file_operations my_vivid_fops =

{

.owner = THIS_MODULE,

.open = my_vivid_open,

.release = my_vivid_close,

.mmap = my_vivid_mmap,

.unlocked_ioctl = video_ioctl2, /* V4L2 ioctl handler */

.poll = my_vivid_poll,

};

static struct video_device *my_vivid_dev;

static struct v4l2_device v4l2_dev;

static void my_vivid_dev_release(struct video_device *vdev)

{

printk("enter %s\n", __func__);

}

static int my_vivid_probe(struct platform_device *pdev)

{

int ret;

printk("enter %s\n", __func__);

/* 1.分配一个video_device结构体 */

my_vivid_dev = video_device_alloc();

if (NULL == my_vivid_dev)

{

printk("Failed to alloc video device (%d)\n", ret);

return -ENOMEM;

}

/* 2.设置 */

my_vivid_dev->release = my_vivid_dev_release;

my_vivid_dev->fops = &my_vivid_fops;

my_vivid_dev->ioctl_ops = &my_vivid_ioctl_ops;

my_vivid_dev->v4l2_dev = &v4l2_dev;

//队列操作b:初始化自旋锁

spin_lock_init(&my_vivid_queue_slock);

/* 3.注册 */

ret = video_register_device(my_vivid_dev, VFL_TYPE_GRABBER, -1);

if (ret)

{

printk("Failed to register as video device (%d)\n", ret);

goto err_register_dev;

}

//用定时器产生数据并唤醒进程

init_timer(&my_vivid_timer);

my_vivid_timer.function = my_vivid_timer_function;

INIT_LIST_HEAD(&my_vivid_vb_local_queue);

return 0;

err_register_dev:

video_device_release(my_vivid_dev);

return -ENODEV;

}

static int my_vivid_remove(struct platform_device *pdev)

{

printk("enter %s\n", __func__);

v4l2_device_unregister(my_vivid_dev->v4l2_dev);

video_device_release(my_vivid_dev);

return 0;

}

static void my_vivid_pdev_release(struct device *dev)

{

printk("enter %s\n", __func__);

}

static struct platform_device my_vivid_pdev =

{

.name = "my_vivid",

.dev.release = my_vivid_pdev_release,

};

static struct platform_driver my_vivid_pdrv =

{

.probe = my_vivid_probe,

.remove = my_vivid_remove,

.driver = {

.name = "my_vivid",

};

static int my_vivid_init(void)

{

int ret;

printk("enter %s\n", __func__);

ret = platform_device_register(&my_vivid_pdev);

if (ret)

return ret;

ret = platform_driver_register(&my_vivid_pdrv);

if (ret)

platform_device_unregister(&my_vivid_pdev);

return ret;

}

static void my_vivid_exit(void)

{

printk("enter %s\n", __func__);

platform_driver_unregister(&my_vivid_pdrv);

platform_device_unregister(&my_vivid_pdev);

}

module_init(my_vivid_init);

module_exit(my_vivid_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

MODULE_AUTHOR("hceng <huangcheng.job@foxmail.com>");

MODULE_DESCRIPTION("A Virtual Video Test Code For Learn.");

MODULE_ALIAS("My vivid");

MODULE_VERSION("V1.0");

5.测试效果

重新编译驱动，加载新驱动：

sudo modprobe vivid

sudo rmmod vivid

sudo insmod my_vivid.ko

实测还差两个驱动依赖：

1 2	sudo insmod /lib/modules/4.4.0-116-generic/kernel/drivers/media/v4l2-core/videobuf-core.ko sudo insmod /lib/modules/4.4.0-116-generic/kernel/drivers/media/v4l2-core/videobuf-vmalloc.ko

运行xawtv：

参考资料：
韦东山第三期项目视频_摄像头

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