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。
我的版本是 5.15.0-91-generic
修改media/platform/vivid/下的Makefile:
| # SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 KERNEL_DIR =/usr/src/linux-headers-5.15.0-91-generic vivid-objs := vivid-core.o vivid-ctrls.o vivid-vid-common.o vivid-vbi-gen.o \ 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：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 | [ 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:
| 1 2 3 | 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
2
3
4
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：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 | 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:
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 | /* 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
| 1 2 3 4 5 6 7 8 | 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
| 1 2 3 4 5 | 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
| 1 2 3 | app:ioctl(fd, VIDIOC_STREAMON, xx) videobuf_streamon q->streaming = 1; |
5.用select查询是否有数据
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 | 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
| 1 2 3 4 5 | 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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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：
| 1 2 3 | 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：
