V4L2驱动框架

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devicestruct 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NULLstruct 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;
};