一、V4L2简介

V4L2，即Video for Linux two，是Linux内核中用于视频设备驱动的框架。
它提供了一套统一的接口规范给用户空间的应用程序，使其能够访问和控制视频设备。

v4l2设备本质是字符设备驱动，当调用cdev的fops时，就会回调到v4l2的操作方法结构体，即v4l2_file_operations。
当调用ioctl函数时，会回调到v4l2的操作方法结构体，然后再回调到ioctl操作方法结构体，即v4l2_ioctl_ops。

首先，需要分配并初始化video_device结构体，
然后，设置其成员变量，如设备名、文件操作函数集、ioctl操作函数集等，注意必须填充v4l2_dev->name成员
最后，调用video_register_device函数将video_device结构体注册到系统中，创建一个对应的设备文件（如/dev/videoX）。

二、v4l2驱动关键组件

video_device：表示一个字符设备，包含cdev和v4l2_device等成员

v4l2_device：表示一个v4l2设备实例，内部通过链表管理从属所有子设备。

（一）video_device结构体

V4L2驱动框架中表示视频设备的核心结构体。
它包含了设备的各种属性和操作函数，如字符设备名、操作函数集以及ioctl操作函数集。

//该结构体用于创建和管理v4l2设备节点
struct video_device
{
	const struct v4l2_file_operations *fops;	//v4l2_file_operations操作方法结构体
	struct device dev;					//视频设备结构体device
	struct cdev *cdev;					//字符设备
	struct v4l2_device *v4l2_dev;		//v4l2_device父类
	struct device *dev_parent;			//device结构体的父类
	/* 设备信息 */
	char name[32];						//视频设备名
	enum vfl_devnode_type vfl_type;		//v4l设备类型
	int minor;							//次设备号
	u16 num;							//视频设备节点号	
	unsigned long flags;				//视频设备标志位
	/* 回调函数 */
	void (*release)(struct video_device *vdev);	//视频设备注销的回调函数
	const struct v4l2_ioctl_ops *ioctl_ops;		//v4l2的ioctl回调函数
	struct mutex *lock;							//序列化操作锁
};

v4l2操作方法结构体

struct v4l2_file_operations {
	struct module *owner;
	ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
	ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
	__poll_t (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
	long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
	unsigned long (*get_unmapped_area) (struct file *, unsigned long,unsigned long, unsigned long, unsigned long);
	int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);
	int (*open) (struct file *);
	int (*release) (struct file *);
};

v4l2的ioctl操作方法结构体

struct v4l2_ioctl_ops {
	//查询是否是摄像头设备
	int (*vidioc_querycap)(struct file *file, void *fh, struct v4l2_capability *cap);  
	//列举摄像头支持的数据格式
	int (*vidioc_enum_fmt_vid_cap)(struct file *file, void *fh, struct v4l2_fmtdesc *f);
	//获取当前设置的数据格式
	int (*vidioc_g_fmt_vid_cap)(struct file *file, void *fh, struct v4l2_format *f);	
	//尝试设置数据格式到摄像头			     
	int (*vidioc_try_fmt_vid_cap)(struct file *file, void *fh, struct v4l2_format *f);
	//设置数据格式给摄像头
	int (*vidioc_s_fmt_vid_cap)(struct file *file, void *fh, struct v4l2_format *f);
	//申请内存
	int (*vidioc_reqbufs)(struct file *file, void *fh, struct v4l2_requestbuffers *b);
	//查询内存
	int (*vidioc_querybuf)(struct file *file, void *fh, struct v4l2_buffer *b);
	//将申请的内存放入到队列尾
	int (*vidioc_qbuf)(struct file *file, void *fh, struct v4l2_buffer *b);
	//将内存从队列头取出
	int (*vidioc_dqbuf)(struct file *file, void *fh, struct v4l2_buffer *b);	
	//开启摄像头
	int (*vidioc_streamon)(struct file *file, void *fh, enum v4l2_buf_type i);
	//关闭摄像头
	int (*vidioc_streamoff)(struct file *file, void *fh, enum v4l2_buf_type i);

（二）v4l2_device结构体

表示一个V4L2设备，通常作为管理所有子设备的根节点。
它包含了指向子设备的指针数组，以及用于管理子设备的各种函数。
通过v4l2_device_register函数，可以将v4l2_device结构体注册到系统中。

v4l2_dev继承于device，描述摄像头设备，所有的子设备由链表连接

//v4l2设备驱动的主结构体
struct v4l2_device {
	struct device *dev;				//指向struct device的指针
	struct media_device *mdev;		//指向struct media_device的指针，可能为NULL
	struct list_head subdevs;		//已注册的子设备，以链表形式管理
	spinlock_t lock;				//自旋锁
	char name[V4L2_DEVICE_NAME_SIZE];				//v4l2的设备名
	void (*release)(struct v4l2_device *v4l2_dev);	//当引用计数降为0时调用的释放函数
};
--------------------
//以链表形式保存每一个v4l2设备的子设备
struct list_head {
	struct list_head *next, *prev;
};