Linuxv4l2编程（摄像头信息采集）
基于Linux3.4.2，⾃⼰做⼀点⼉视频信息采集及⽹络传输的⼩实验，边做边学，⼀些基础知识同步整理。。。。。 
1. 定义
V4L2(Video For Linux Two) 是内核提供给应⽤程序访问⾳、视频驱动的统⼀接⼝。V4L2 的相关定义包含在头⽂件<linux/videodev2.h> 中.
2. ⼯作流程：
打开设备－> 检查和设置设备属性－> 设置帧格式－> 设置⼀种输⼊输出⽅法（缓冲区管理）－> 循环获取数据－> 关闭设备。
3.设备打开和关闭
//打开
#include <fcntl.h>
int open(const char *device_name, int flags);
//关闭
#include <unistd.h>
int close(int fd);
实验使⽤UVC摄像头，插⼊后⾃动⽣成设备“/dev/vedio0”，打开关闭实例如下
int fd = open("/dev/video0",O_RDWR);
close(fd);
4. 查询设备属性： VIDIOC_QUERYCAP
函数使⽤：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_capability *argp);
v4l2相关结构体定义：
struct v4l2_capability
{
u8 driver[16]; // 驱动名字
u8 card[32]; // 设备名字
u8 bus_info[32]; // 设备在系统中的位置
u32 version;// 驱动版本号
u32 capabilities;// 设备⽀持的操作
u32 reserved[4]; // 保留字段
};
capabilities 常⽤值:
V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE // 是否⽀持图像获取
例：显⽰设备信息
struct v4l2_capability cap;
ioctl(fd,VIDIOC_QUERYCAP,&cap);
printf(“Driver Name:%s\nCard Name:%s\nBus info:%s\nDriver Version:%u.%u.%u\n”,cap.driver,cap.card,cap.bus_info,cap.capabilities);
5. 设置视频的制式和帧格式
制式包括PAL，NTSC，帧的格式个包括宽度和⾼度等。
相关函数：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_fmtdesc *argp);
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_format *argp);
相关结构体：
struct v4l2_format
{
enum v4l2_buf_type type; // 帧类型，应⽤程序设置
union fmt
{
struct v4l2_pix_format pix; // 视频设备使⽤
struct v4l2_window win;
struct v4l2_vbi_format vbi;struct v4l2_sliced_vbi_format sliced;
u8 raw_data[200];
};
};
v4l2_format 结构体⽤来设置摄像头的视频制式、帧格式等，在设置这个参数时应先填好 v4l2_format 的各个域，如 type（传输流类
型），fmt.pix.width(宽)，
fmt.pix.heigth(⾼)，fmt.pix.field(采样区域，如隔⾏采样)，fmt.pix.pixelformat(采样类型，如 YUV4:2:2)，然后通过 VIDIO_S_FMT 操作命令设置视频捕捉格式。
v4l2_cropcap 结构体⽤来设置摄像头的捕捉能⼒，在捕捉上视频时应先先设置v4l2_cropcap 的 type 域，再通过 VIDIO_CROPCAP 操作命令获取设备捕捉能⼒的参数，保存于 v4l2_cropcap 结构体中，包括 bounds（最⼤捕捉⽅框的左上⾓坐标和宽⾼），defrect（默认捕捉⽅框的左上⾓坐标和宽⾼）等。
5.1 查询并显⽰所有⽀持的格式：VIDIOC_ENUM_FMT
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_fmtdesc *argp);
v4l2_fmtdesc结构体定义：
struct v4l2_fmtdesc
{
u32 index;// 要查询的格式序号，应⽤程序设置
enum v4l2_buf_type type; // 帧类型，应⽤程序设置
u32 flags;// 是否为压缩格式
u8 description[32]; // 格式名称
u32 pixelformat;// 格式
u32 reserved[4]; // 保留
};
例：显⽰所有⽀持的格式
struct v4l2_fmtdesc fmtdesc;
fmtdesc.index=0;
printf("Support format:\n");
while(ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FMT, &fmtdesc) != -1)
{
  printf("\t%d.%s\n",fmtdesc.index+1,fmtdesc.description);
  fmtdesc.index++;
}
5.2 查看或设置当前格式： VIDIOC_G_FMT, VIDIOC_S_FMT
检查是否⽀持某种格式：VIDIOC_TRY_FMT
相关函数：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_format *argp);
v4l2_format结构体定义
struct v4l2_format
{
enum v4l2_buf_type type; // 帧类型，应⽤程序设置
union fmt
{
struct v4l2_pix_format pix; // 视频设备使⽤
struct v4l2_window win;
struct v4l2_vbi_format vbi;struct v4l2_sliced_vbi_format sliced;
u8 raw_data[200];
};
};
struct v4l2_pix_format
{
u32 width;// 帧宽，单位像素
u32 height;// 帧⾼，单位像素
u32 pixelformat;// 帧格式
enum v4l2_field field;
u32 bytesperline;
u32 sizeimage;
enum v4l2_colorspace colorspace;
u32 priv;
};
例：显⽰当前帧的相关信息
struct v4l2_format fmt;
ioctl(fd, VIDIOC_G_FMT, &fmt);
printf("Current data format information:\n\twidth:%d\n\theight:%d\n",fmt.fmt.pix.width,fmt.fmt.pix.height);    struct v4l2_fmtdesc fmtdesc;
fmtdesc.index=0;
while(ioctl(fd,VIDIOC_ENUM_FMT,&fmtdesc)!=-1)
{
if(fmtdesc.pixelformat & fmt.fmt.pix.pixelformat)
{
printf("\tformat:%s\n",fmtdesc.description);
break;
}
fmtdesc.index++;
}
例：检查是否⽀持某种帧格式(如RGB32)
struct v4l2_format fmt;
fmt.fmt.pix.pixelformat=V4L2_PIX_FMT_RGB32;
if(ioctl(fd,VIDIOC_TRY_FMT,&fmt)==-1)
if(errno==EINVAL)
printf("not support format RGB32!\n");
6. 图像的缩放 VIDIOC_CROPCAP
相关函数：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_cropcap *argp);
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_crop *argp);
int ioctl(int fd, int request, const struct v4l2_crop *argp);
相关结构体：
Cropping 和 scaling 主要指的是图像的取景范围及图⽚的⽐例缩放的⽀持。Crop 就是把得到的数据作⼀定的裁剪和伸缩，裁剪可以只取样我们可以得到的图像⼤⼩的⼀部分，剪裁的主要参数是位置、长度、宽度。⽽ scale 的设置是通过 VIDIOC_G_FMT 和 VIDIOC_S_FMT 来获得和设置当前的 image 的长度，宽度来实现的。看下图
printf输出格式linux
我们可以假设 bounds 是 sensor 最⼤能捕捉到的图像范围，⽽ defrect 是设备默认的最⼤取样范围，这
个可以通过 VIDIOC_CROPCAP 的ioctl 来获得设备的 crap 相关的属性 v4l2_cropcap，其中的 bounds 就是这个 bounds，其实就是上限。每个设备都有个默认的取样范围，就是 defrect，就是 default rect 的意思，它⽐ bounds 要⼩⼀些。这个范围也是通过 VIDIOC_CROPCAP 的 ioctl 来获得的 v4l2_cropcap 结构中的 defrect 来表⽰的，我们可以通过 VIDIOC_G_CROP 和 VIDIOC_S_CROP 来获取和设置设备当前的 crop 设置。 
6.1 设置设备捕捉能⼒的参数
相关函数：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_cropcap *argp);
　v4l2_cropcap结构体定义：
struct v4l2_cropcap
{
enum v4l2_buf_type type; // 数据流的类型，应⽤程序设置
struct v4l2_rect bounds; // 这是 camera 的镜头能捕捉到的窗⼝⼤⼩的局限
struct v4l2_rect defrect; // 定义默认窗⼝⼤⼩，包括起点位置及长，宽的⼤⼩，⼤⼩以像素为单位
struct v4l2_fract pixelaspect; // 定义了图⽚的宽⾼⽐
};
6.2 设置窗⼝取景参数 VIDIOC_G_CROP 和 VIDIOC_S_CROP
相关函数：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_crop *argp);
int ioctl(int fd, int request, const struct v4l2_crop *argp);
  相关结构体：
struct v4l2_crop
{
enum v4l2_buf_type type;// 应⽤程序设置
struct v4l2_rect c;
}
7.video Inputs and Outputs
VIDIOC_G_INPUT 和 VIDIOC_S_INPUT ⽤来查询和选则当前的 input，⼀个 video 设备节点可能对应多个视频源，⽐如 saf7113 可以最多⽀持四路 cvbs 输⼊，如果上层想在四个cvbs视频输⼊间切换，那么就要调⽤ ioctl(fd, VIDIOC_S_INPUT, &input) 来切换。
VIDIOC_G_INPUT and VIDIOC_G_OUTPUT 返回当前的 video input和output的index.
相关函数：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_input *argp);
v4l2_input结构体定义：
struct v4l2_input {
__u32 index;/* Which input*/
__u8 name[32]; /* Label*/
__u32 type;/* Type of input*/
__u32 audioset;/* Associated audios (bitfield)*/
__u32 tuner;/* Associated tuner*/
v4l2_std_id std;
__u32 status;
__u32 reserved[4];
};
我们可以通过VIDIOC_ENUMINPUT and VIDIOC_ENUMOUTPUT 分别列举⼀个input或者 output的信息，我们使⽤⼀个v4l2_input结构体来存放查询结果，这个结构体中有⼀个 index域⽤来指定你索要查询的是第⼏个input/ouput，如果你所查询的这个input是当前正在使⽤的，那么在v4l2_input还会包含⼀些当前的状态信息，如果所查询的input/output 不存在，那么回返回EINVAL错误，所以，我们通过循环查
，直到返回错误来遍历所有的 input/output. VIDIOC_G_INPUT and VIDIOC_G_OUTPUT 返回当前的video input和output 的index.
例：列举当前输⼊视频所⽀持的视频格式
struct v4l2_input input;
struct v4l2_standard standard;
memset (&input, 0, sizeof (input));
//⾸先获得当前输⼊的 index，注意只是 index，要获得具体的信息，就的调⽤列举操作
if (-1 == ioctl (fd, VIDIOC_G_INPUT, &input.index)) {
perror (”VIDIOC_G_INPUT”);
exit (EXIT_FAILURE);
}
//调⽤列举操作，获得 input.index 对应的输⼊的具体信息