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v4l使用

作者:  时间: 2010-12-27

linux 下视频设备设置的几个参数 v4l video4linux v4l2 ioctl 收藏
用一系列的ioctl发命令控制设备。v4l支持的ioctl命令大概有二十几个,为了尽快的编出一个
简单的图象捕捉程序,让我们先来看看几个主要的命令:

1. ioctl(fd,VIDIOCGCAP,&cap);
   该命令主要是为了获取电视卡的功能信息。例如电视卡的名称,类型,channel等。参数cap是一个结构,当ioctl命令返回时,结构的各成员就被赋值了,结构体的定义为:
struct video_capability
{
        char name[32];
        int type;
        int channels;        /* Num channels */
        int audios;        /* Num audio devices */
        int maxwidth;        /* Supported width */
        int maxheight;        /* And height */
        int minwidth;        /* Supported width */
        int minheight;        /* And height */
};
channel 指的是有几个信号输入源,例如television,composite,s-video等。

2.ioctl(fd,VIDIOCGCHAN,&vc)
3.ioctl(fd,VIDIOCSCHAN.&vc)
这两个命令用来取得和设置电视卡的channel信息,例如使用那个输入源,制式等。
vc 是一个video_channel结构,其定义为:
struct video_capability
{
        char name[32];
        int type;
        int channels;        /* Num channels */
        int audios;        /* Num audio devices */
        int maxwidth;        /* Supported width */
        int maxheight;        /* And height */
        int minwidth;        /* Supported width */
        int minheight;        /* And height */
};


struct video_channel
{
        int channel;
        char name[32];
        int tuners;//number of tuners for this input
        __u32 flags;
        __u16 type;       
        __u16 norm;               
};
成员channel代表输入源,通常,0: television 1:composite1 2:s-video
name 表示该输入源的名称。
norm 表示制式,通常,0:pal 1:ntsc 2:secam 3:auto

4. ioctl(fd,VIDIOCGMBUF,*mbuf)
获得电视卡缓存的信息,参数mbuf是video_mbuf结构。其定义如下:
struct video_mbuf
{
        int        size;                /* Total memory to map */
        int        frames;                /* Frames */
        int        offsets[VIDEO_MAX_FRAME];
};
size是缓存的大小,frames表明该电视卡的缓存可以容纳的帧数,数组offsets则表明
对应一帧的起始位置,0帧对应offsets[0],1帧对应offsets[1]....
执行完该命令后,就可以用mmap函数将缓存映射到内存中了。大致用法可以参考以下的代

struct video_mbuf mbuf;
unsigned char *buf1,*buf2;

if(ioctl(fd,VIDIOCGMBUF,&mbuf)<0)
{
        perror("VIDIOCGMBUF");
        return -1;
}

printf("the frame number is %d\n",mbuf.frames);

buf1 = (unsigned char*)mmap(0,mbuf.size,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd.0);

buf1 = buf1 + mbuf.offset[0];
buf2 = buf1 + mbuf.offset[1];//当然,如果mbuf.frames=1,就不需要下面的了。
......

5. ioctl(fd.VIDIOCMCAPTURE,&mm)
   启动硬件去捕捉图象,mm 是video_mmap 结构,设置捕捉图象需要设置的信息。结构体
如下定义:

struct video_mmap
{
        unsigned        int frame;                /* Frame (0 - n) for double buffer */
        int                height,width;
        unsigned        int format;                /* should be VIDEO_PALETTE_* */
};
frame :设置当前是第几帧
height,width:设置图象的高和宽。
format :颜色模式

要注意的是,该命令是非阻塞的,也就是说,它仅仅设置了硬件,而不负责是否捕捉到图象。
要确定是否捕捉到图象,要用到下一个命令。

6. ioctl(fd,VIDIOCSYNC,&frame)
等待捕捉到这一帧图象。frame 是要等待的图象,它的值应和上一个命令中设置的frame相对应。

好了,说了这么多,读者大概也对视频捕捉有了一个了解,是不是想亲自动手试一下,那就让我们
开始实际程序的编写吧。
下面我们会编一个程序,将捕捉到的图象存为jpeg文件。为此,还要向大家介绍一个函数,

int write_jpeg(char *filename,unsigned char *buf,int quality,int width, int height, int gray)
{
    struct jpeg_compress_struct cinfo;
    struct jpeg_error_mgr jerr;
    FILE *fp;
    int i;
    unsigned char *line;
    int line_length;
   
    if (NULL == (fp = fopen(filename,"w")))
    {
                fprintf(stderr,"grab: can't open %s: %s\n",filename,strerror(errno));
                return -1;
    }
    cinfo.err = jpeg_std_error(&jerr);
    jpeg_create_compress(&cinfo);
    jpeg_stdio_dest(&cinfo, fp);
    cinfo.image_width = width;
    cinfo.image_height = height;
    cinfo.input_components = gray ? 1: 3;
    cinfo.in_color_space = gray ? JCS_GRAYSCALE: JCS_RGB;
    jpeg_set_defaults(&cinfo);
    jpeg_set_quality(&cinfo, quality, TRUE);
    jpeg_start_compress(&cinfo, TRUE);

    line_length = gray ? width : width * 3;
    for (i = 0, line = buf; i < height; i++, line += line_length)
        jpeg_write_scanlines(&cinfo, &line, 1);
   
    jpeg_finish_compress(&(cinfo));
    jpeg_destroy_compress(&(cinfo));
    fclose(fp);

    return 0;
}

这个函数很通用,它的作用是把buf中的数据压缩成jpeg格式。

/*         下面是一个完整的程序 test.c
*           gcc test.c -o test -ljpeg
*/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <errno.h>
#include <linux/videodev.h>
        
#include <jpeglib.h>

#define WIDTH 320
#define HEIGHT 240
#define V4L_DEVICE "/dev/video0"

main()
{

   unsigned char* buf;
   int i,j;
   int fd;
   int re;

   struct video_capability vcap;
   struct video_channel    vc;
   struct video_mbuf       mbuf;
   struct video_mmap       mm;

   fd = open(V4L_DEVICE, O_RDWR);
   if(fd<=0)
   {
           perror("open");
             exit(1);
   }

   if(ioctl(fd, VIDIOCGCAP, &vcap)<0)
   {
             perror("VIDIOCGCAP");
             exit(1);
   }

   fprintf(stderr,"Video Capture Device Name : %s\n",vcap.name);

   for(i=0;i<vcap.channels;i++)
   {
             vc.channel = i;
             if(ioctl(fd, VIDIOCGCHAN, &vc)<0)
             {
                       perror("VIDIOCGCHAN");
                       exit(1);
             }

             fprintf(stderr,"Video Source (%d) Name : %s\n",i, vc.name);
   }

   vc.channel =1;
   vc.norm=1;

   if(ioctl(fd, VIDIOCSCHAN, &vc) < 0)
   {
             perror("VIDIOCSCHAN");
             exit(1);
   }

if(ioctl(fd, VIDIOCGMBUF, &mbuf) < 0)
{
        perror("VIDIOCGMBUF");
        exit(1);
}
   fprintf(stderr,"the frames number is %d\n",mbuf.frames);

buf = (unsigned char*)mmap(0, mbuf.size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
   if((int)buf < 0)
   {
             perror("mmap");
             exit(1);
   }
   mm.frame = 0;
   mm.height = HEIGHT;
   mm.width = WIDTH;
   mm.format = VIDEO_PALETTE_RGB24;

   if(ioctl(fd, VIDIOCMCAPTURE, &mm)<0)
   {
             perror("VIDIOCMCAPTURE");
            exit(1);
   }

   if(ioctl(fd, VIDIOCSYNC, &mm.frame)<0)
   {
             perror("VIDIOCSYNC");
             exit(1);
   }

if(-1 == (write_jpeg("./pic001.jpeg",buf,75,WIDTH,HEIGHT,0)))
{
        printf("write_jpeg error\n");
        exit(1);
}

   munmap(buf,mbuf.size);
   close(fd);
}