作者: Sam (甄峯) [email protected]
前面主要介紹的是：V4L2 的一些設置接口，如亮度，飽和度，曝光時間，幀數，增益，白平衡等。今天看看V4L2 得到數據的幾個關鍵ioctl，Buffer的申請和數據的抓取。
1. 初始化 Memory Mapping 或 User Pointer I/O.
申請數據Buffer。
int ioctl(int fd, int requestbuf, struct
v4l2_requestbuffers * argp);
參數一：open（）所產生的句柄。
參數二：VIDIOC_REQBUFS
參數三：in/out結構體。
struct v4l2_requestbuffers
{
__u32 count;
enum v4l2_buf_type type;
enum v4l2_memory memory; //Applications set this field to
V4L2_MEMORY_MMAP or V4L2_MEMORY_USERPTR __u32 reserved[2];
};
注意，有兩種方式的I/O。 Memory Mapping 和User Pointer。
Memory Mapping的Buffer由Driver申請爲物理連續的內存空間(Kernel空間)。在此ioctl調用時被分配，需要早於mmap()動作將他們映射到用戶空間。
1.1：Memory Mapping模式詳解：
在使用Memory Mapping模式時，參數三中結構體內每個field都需要設置。
__u32 count; //當memory=V4L2_MEMORY_MMAP時，此處纔有效。表明要申請的buffer個數。
enum v4l2_buf_type type; //Stream 或者Buffer的類型。此處肯定爲V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
enum v4l2_memory memory; //既然是Memory Mapping模式，則此處設置爲：V4L2_MEMORY_MMAP
注意：count是個輸入輸出函數。因爲你所申請到的Buffer個數不一定就是你所輸入的Number。所以在ioctl執行後，driver會將真實申請到的buffer個數填充到此field. 這個數目有可能大於你想要申請的，也可能小與，甚至可能是0個。
注意：count是個輸入輸出函數。因爲你所申請到的Buffer個數不一定就是你所輸入的Number。所以在ioctl執行後，driver會將真實申請到的buffer個數填充到此field. 這個數目有可能大於你想要申請的，也可能小與，甚至可能是0個。
應用程序可以再次調用ioctl--VIDIOC_REQBUFS 來修改buffer個數。但前提是必須先釋放已經 mapped 的 buffer ，可以先 munmap ，然後設置參數 count 爲 0 來釋放所有的 buffer。
支持Memory Mapping I/O方式的前提是：v4l2_capability 中支持V4L2_CAP_STREAMING。
在這個模式下，數據本身不會被Copy，只是在Kernel和用戶態之間交換。在應用程序想要訪問到這些數據之前，它必須調用mmap()影射到用戶態。
同時也要注意，通過ioctl申請的內存，是物理內存，無法被交換入Disk，所以一定要釋放：
munmap()。
1.2：User Pointer模式：
User Pointer模式時，應用程序實現申請。
只需要填充Type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE，
memory=V4L2_MEMORY_USERPTR
2. 詢問Buffer狀態：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_buffer* argp);
參數一：open（）所產生的句柄。
參數二：VIDIOC_QUERYBUF
參數三：v4l2_buffer 結構體。(IN/OUT參數)
注意，此ioctl是Memory Mapping的I/O方法之一。User Pointer模式不需要。在Buffer在ioctl-
VIDIOC_REQBUFS執行時創建後，隨時都可以調用此Ioctl得到buffer信息。視頻緩衝區的使用狀態、在內核空間的偏移地址、緩衝區長度等。在應用程序設計中通過調VIDIOC_QUERYBUF來獲取內核空間的視頻緩衝區信息，然後調用函數mmap把內核空間地址映射到用戶空間，這樣應用程序才能夠訪問位於內核空間的視頻緩衝區
我們首先通過v4l2_buffer結構體看看參數三這個輸入輸出參數需要輸入些什麼，以及能夠得到什麼信息。
struct v4l2_buffer
{
__u32 index;
enum v4l2_buf_type type;
__u32 bytesused;
__u32 flags;
enum v4l2_field field;
struct timeval timestamp;
struct v4l2_timecode timecode;
__u32 sequence;
enum v4l2_memory memory;
union {
__u32 offset;
unsigned long userptr;
} m;
__u32 length;
__u32 input;
__u32 reserved;
};
在調用ioctl--VIDIOC_QUERYBUF時，需要寫入的項目有：
enum v4l2_buf_type type; //V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
__u32 index; // 這裏需要解釋一下，因爲在調用ioctl-VIDIOC_REQBUFS時，建立了count個Buffer。所以，這裏index的有效範圍是：0到count-1.
在調用ioctl-VIDIOC_QUERYBUF後，Driver會填充v4l2_buffer 結構體內所有信息供用戶使用。
如果一些正常：
1. flags 中：
V4L2_BUF_FLAG_MAPPED, V4L2_BUF_FLAG_QUEUED and V4L2_BUF_FLAG_DONE被設置。2. memory中，V4L2_MEMORY_MMAP被設置。3.
m.offset中，從將要mapping
的device memory頭到數據頭的offset.4. length 中，填充當前Buffer長度。5。其它的Field有可能設置，也有可能不被設置。
這樣，mmap（）想要有的信息就全了。而mmap()之後，Device Driver 申請的或者Device Memory就能映射到用戶空間。數據就可以被應用程序使用了。這纔是ioctl-VIDIOC_QUERYBUF的關鍵作用。
3.和Driver交換buffer: 對Camera這樣的捕獲設備來說，Device將數據放到Buffer中，用戶得到數據。Device再次將數據放到Buffer中。
那麼Device Driver 怎樣知道哪個Buffer是可以存放數據的呢？這就用到當前這兩個ioctl-VIDIOC_QBUF,
ioctl-VIDIOC_DQBUF.
ioctl-VIDIOC_QBUF: 將指定的Buffer放到輸入隊列中，即向Device表明這個Buffer可以存放東西。
ioctl-VIDIOC_DQBUF: 將輸出隊列中的數據 buffer取出。
在 driver 內部管理着兩個 buffer
queues ，一個輸入隊列，一個輸出隊列。對於 capture
device 來說，當輸入隊列中的 buffer 被塞滿數據以後會自動變爲輸出隊列，等待調用 VIDIOC_DQBUF 將數據進行處理以後重新調用 VIDIOC_QBUF 將 buffer 重新放進輸入隊列.
用法：
ioctl--VIDIOC_QBUF：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_buffer* argp);
參數一：open（）所產生的句柄。
參數二：VIDIOC_QBUF
參數三：v4l2_buffer 結構體。(IN/OUT參數)
參數三是IN/OUT 參數。需要填充
enum v4l2_buf_type type; //V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
__u32 index; // 這裏需要解釋一下，因爲在調用ioctl-VIDIOC_REQBUFS時，建立了count個Buffer。所以，這裏index的有效範圍是：0到count-1.
memory: V4L2_MEMORY_MMAP.
則這個結構體指明的buffer被送入輸出隊列，表明此Buffer可以被device 填充數據。
用法：
ioctl--VIDIOC_DQBUF：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_buffer* argp);
參數一：open（）所產生的句柄。
參數二：VIDIOC_DQBUF
參數三：v4l2_buffer 結構體。(IN/OUT參數)
從輸出隊列中取出一個有數據的Buffer。這個Buffer中的數據被處理後，此Buffer可以通過ioctl-VIDIOC_QBUF再次放入輸入隊列中去。
4. 開始和結束捕獲：
ioctl--VIDIOC_STREAMON. ioctl--VIDIOC_STREAMOFF
非常簡單的調用。就是開始和結束。
