彻底分析虚拟视频驱动vivi（三）
作者：互联网
在Ubuntu系统中接上usb摄像头设备时，系统会自动安装对应的usb设备驱动程序。
我们现在要使用自己编译的vivi驱动，该怎么办呢？
1.先安装系统自带的vivi驱动和它所依赖的所有驱动：sudo modprobe vivi ;
2.卸载原有的vivi驱动 ： sudo rmmod vivi ;
3.装载自己的驱动 ：sudo insmod ./vivi.ko ;
然后 ls /dev/video* ,可以看到有一个video设备节点 /dev/video0 ,即对应的是vivi虚拟出来的视频设备。
我们可以直接阅读xawtv源码，从main函数开始一路分析它调用vivi驱动的过程，但是这个过程会非常漫长，因为它除了调用vivi驱动之外
，还会做许多其他的准备工作。我们可以通过strace 这个命令来跟踪调用过程。
本文目的：
(通过追踪应用程序xawtv调用驱动vivi的过程，使之生成对应的TXT文件，在文件中搜索 /dev/video*字段，得到一系列函数，再打开xawtv源码，得到vivi驱动必须的系统调用，进而分析驱动框架)
一、xawtv所涉及的vivi驱动的系统调用
使用方法 ：执行 strace -o xawtv.txt xawtv ,生成了调用过程xawtv.txt
搜索 /dev/video0,得到如下：
open("/dev/video0", O_RDWR|O_LARGEFILE) = 4
ioctl(4, VIDIOC_QUERYCAP or VT_OPENQRY, 0x95b8998) = -1 EINVAL (Invalid argument)
close(4) = 0
open("/dev/video0", O_RDWR|O_LARGEFILE) = 4
.....
发现打开了两次，open成功之后得到file_fd =4,后面有一大堆ioctl,把所有的ioctl列举出来，即可得到ioctl的过程：
open("/dev/video0", O_RDWR|O_LARGEFILE) = 4
ioctl(4, VIDIOC_QUERYCAP or VT_OPENQRY, 0xbff6c704) = 0
ioctl(4, VIDIOC_G_FMT or VT_SENDSIG, 0xbff6c638) = 0
ioctl(4, VIDIOC_ENUM_FMT or VT_SETMODE, 0xbff6c5ac) = 0
ioctl(4, 0xc02c564a, 0xbff6c518) = -1 EINVAL (Invalid argument)
ioctl(4, VIDIOC_ENUM_FMT or VT_SETMODE, 0xbff6c5ac) = 0
ioctl(4, 0xc02c564a, 0xbff6c518) = -1 EINVAL (Invalid argument)
ioctl(4, VIDIOC_ENUM_FMT or VT_SETMODE, 0xbff6c5ac) = 0
ioctl(4, 0xc02c564a, 0xbff6c518) = -1 EINVAL (Invalid argument)
ioctl(4, VIDIOC_ENUM_FMT or VT_SETMODE, 0xbff6c5ac) = 0
ioctl(4, VIDIOC_ENUM_FMT or VT_SETMODE, 0xbff6c5ac) = 0
ioctl(4, VIDIOC_ENUM_FMT or VT_SETMODE, 0xbff6c5ac) = 0
ioctl(4, VIDIOC_ENUM_FMT or VT_SETMODE, 0xbff6c5ac) = -1 EINVAL (Invalid argument)
ioctl(4, VIDIOC_QUERYCAP or VT_OPENQRY, 0xbff6c544) = 0
ioctl(4, VIDIOC_G_INPUT, 0xbff6c3ec) = 0
ioctl(4, VIDIOC_ENUMINPUT, 0xbff6c3ec) = 0
View Code
xawtv涉及的vivi驱动的系统调用：
// 1~7都是在v4l2_open里调用
1. open
2. ioctl(4, VIDIOC_QUERYCAP
// 3~7 都是在get_device_capabilities里调用
3. for()
ioctl(4, VIDIOC_ENUMINPUT // 列举输入源,VIDIOC_ENUMINPUT/VIDIOC_G_INPUT/VIDIOC_S_INPUT不是必需的
4. for()
ioctl(4, VIDIOC_ENUMSTD // 列举标准(制式), 不是必需的
5. for()
ioctl(4, VIDIOC_ENUM_FMT // 列举格式
6. ioctl(4, VIDIOC_G_PARM
7. for()
ioctl(4, VIDIOC_QUERYCTRL // 查询属性(比如说亮度值最小值、最大值、默认值)
// 8~10都是通过v4l2_read_attr来调用的
8. ioctl(4, VIDIOC_G_STD // 获得当前使用的标准(制式), 不是必需的
9. ioctl(4, VIDIOC_G_INPUT
10. ioctl(4, VIDIOC_G_CTRL // 获得当前属性, 比如亮度是多少
11. ioctl(4, VIDIOC_TRY_FMT // 试试能否支持某种格式
12. ioctl(4, VIDIOC_S_FMT // 设置摄像头使用某种格式
// 13~16在v4l2_start_streaming
13. ioctl(4, VIDIOC_REQBUFS // 请求系统分配缓冲区
14. for()
ioctl(4, VIDIOC_QUERYBUF // 查询所分配的缓冲区
mmap
15. for ()
ioctl(4, VIDIOC_QBUF // 把缓冲区放入队列
16. ioctl(4, VIDIOC_STREAMON // 启动摄像头
// 17里都是通过v4l2_write_attr来调用的
17. for ()
ioctl(4, VIDIOC_S_CTRL // 设置属性
ioctl(4, VIDIOC_S_INPUT // 设置输入源
ioctl(4, VIDIOC_S_STD // 设置标准(制式), 不是必需的
// v4l2_nextframe > v4l2_waiton
18. v4l2_queue_all
v4l2_waiton
for ()
{
select(5, [4], NULL, NULL, {5, 0}) = 1 (in [4], left {4, 985979})
ioctl(4, VIDIOC_DQBUF // de-queue, 把缓冲区从队列中取出
// 处理, 之以已经通过mmap获得了缓冲区的地址, 就可以直接访问数据
ioctl(4, VIDIOC_QBUF // 把缓冲区放入队列
}
由上可知xawtv的几大函数：
1. v4l2_open
2. v4l2_read_attr/v4l2_write_attr
3. v4l2_start_streaming
4. v4l2_nextframe/v4l2_waiton
摄像头驱动程序必需的11个ioctl:
// 表示它是一个摄像头设备
.vidioc_querycap = 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 = vidioc_enum_fmt_vid_cap,
.vidioc_g_fmt_vid_cap = vidioc_g_fmt_vid_cap,
.vidioc_try_fmt_vid_cap = vidioc_try_fmt_vid_cap,
.vidioc_s_fmt_vid_cap = vidioc_s_fmt_vid_cap,
/* 缓冲区操作: 申请/查询/放入队列/取出队列 */
.vidioc_reqbufs = vidioc_reqbufs,
.vidioc_querybuf = vidioc_querybuf,
.vidioc_qbuf = vidioc_qbuf,
.vidioc_dqbuf = vidioc_dqbuf,
// 启动/停止
.vidioc_streamon = vidioc_streamon,
.vidioc_streamoff = vidioc_streamoff,
分析数据的获取过程：
1. 请求分配缓冲区: ioctl(4, VIDIOC_REQBUFS // 请求系统分配缓冲区
videobuf_reqbufs(队列, v4l2_requestbuffers) // 队列在open函数用videobuf_queue_vmalloc_init初始化
// 注意：这个IOCTL只是分配缓冲区的头部信息，真正的缓存还没有分配呢
//在驱动程序有一条原则，这些资源只有在我们用到的时候才进行分配
2. 查询映射缓冲区:
ioctl(4, VIDIOC_QUERYBUF // 查询所分配的缓冲区
videobuf_querybuf // 获得缓冲区的数据格式、每一行长度、高度、缓冲区使用状态、在内核空间的偏移地址、缓冲区长度等
mmap(参数里有"大小") // 在这里才分配缓存
v4l2_mmap
vivi_mmap
videobuf_mmap_mapper
videobuf-vmalloc.c里的__videobuf_mmap_mapper
mem->vmalloc = vmalloc_user(pages); // 在这里才给缓冲区分配空间
3. 把缓冲区放入队列:
ioctl(4, VIDIOC_QBUF // 把缓冲区放入队列
videobuf_qbuf
q->ops->buf_prepare(q, buf, field); // 调用驱动程序提供的函数做些预处理
list_add_tail(&buf->stream, &q->stream); // 把缓冲区放入队列的尾部
q->ops->buf_queue(q, buf); // 调用驱动程序提供的"入队列函数"
4. 启动摄像头
ioctl(4, VIDIOC_STREAMON
videobuf_streamon
q->streaming = 1;
5. 用select查询是否有数据
// 驱动程序里必定有: 产生数据、唤醒进程
v4l2_poll
vdev->fops->poll
vivi_poll
videobuf_poll_stream
// 从队列的头部获得缓冲区
buf = list_entry(q->stream.next, struct videobuf_buffer, stream);
// 如果没有数据则休眠，在buf->done这里进行休眠
poll_wait(file, &buf->done, wait);
谁来产生数据、谁来唤醒它？
内核线程vivi_thread每30MS执行一次，它调用
vivi_thread_tick
vivi_fillbuff(fh, buf); // 构造数据
wake_up(&buf->vb.done); // 唤醒进程
6. 有数据后从队列里取出缓冲区
// 有那么多缓冲区，APP如何知道哪一个缓冲区有数据？调用VIDIOC_DQBUF
ioctl(4, VIDIOC_DQBUF
vidioc_dqbuf
// 在队列里获得有数据的缓冲区
retval = stream_next_buffer(q, &buf, nonblocking);
// 把它从队列中删掉
list_del(&buf->stream);
// 把这个缓冲区的状态返回给APP
videobuf_status(q, b, buf, q->type);
7. 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)
总结数据获取过程：（图片来自：https://blog.csdn.net/ljmiaw/article/details/72801456）
怎么写摄像头驱动程序:
1. 分配video_device:video_device_alloc
2. 设置
.fops
.ioctl_ops (里面需要设置11项)
如果要用内核提供的缓冲区操作函数，还需要构造一个videobuf_queue_ops
3. 注册: video_register_device
怎么写摄像头驱动程序:
1. 分配video_device:video_device_alloc
2. 设置 .fops .ioctl_ops (里面需要设置11项) 如果要用内核提供的缓冲区操作函数，还需要构造一个videobuf_queue_ops
3. 注册: video_register_device
标签：视频,vidioc,vivi,VIDIOC,ioctl,虚拟,缓冲区,v4l2 来源： https://www.cnblogs.com/y4247464/p/10616407.html