title: vivi代码分析
date: 2019/4/23 19:30:00
toc: true
vivi代码分析
代码在/drivers/media/platform/vivid/
初始化注册
从入口函数分析
vivi_init
vivi_create_instance
v4l2_device_register // 不是主要, 只是用于初始化一些东西，比如自旋锁、引用计数
video_device_alloc
// 设置
1. vfd:
.fops = &vivi_fops,
.ioctl_ops = &vivi_ioctl_ops,
.release = video_device_release,
2.
vfd->v4l2_dev = &dev->v4l2_dev;
3. 设置"ctrl属性"(用于APP的ioctl)：
v4l2_ctrl_handler_init(hdl, 11);
dev->volume = v4l2_ctrl_new_std(hdl, &vivi_ctrl_ops,
V4L2_CID_AUDIO_VOLUME, 0, 255, 1, 200);
dev->brightness = v4l2_ctrl_new_std(hdl, &vivi_ctrl_ops,
V4L2_CID_BRIGHTNESS, 0, 255, 1, 127);
dev->contrast = v4l2_ctrl_new_std(hdl, &vivi_ctrl_ops,
V4L2_CID_CONTRAST, 0, 255, 1, 16);
video_register_device(video_device, type:VFL_TYPE_GRABBER, nr)
__video_register_device
vdev->cdev = cdev_alloc();
vdev->cdev->ops = &v4l2_fops;
cdev_add
video_device[vdev->minor] = vdev;
if (vdev->ctrl_handler == NULL)
vdev->ctrl_handler = vdev->v4l2_dev->ctrl_handler;
使用open/read/ioctl
1. open
app: open("/dev/video0",....)
---------------------------------------------------
drv: v4l2_fops.v4l2_open
vdev = video_devdata(filp); // 根据次设备号从数组中得到video_device
ret = vdev->fops->open(filp);
vivi_ioctl_ops.open
v4l2_fh_open
2. read
app: read ....
---------------------------------------------------
drv: v4l2_fops.v4l2_read
struct video_device *vdev = video_devdata(filp);
ret = vdev->fops->read(filp, buf, sz, off);
3. ioctl
app: ioctl
----------------------------------------------------
drv: v4l2_fops.unlocked_ioctl
v4l2_ioctl
struct video_device *vdev = video_devdata(filp);
ret = vdev->fops->unlocked_ioctl(filp, cmd, arg);
video_ioctl2
video_usercopy(file, cmd, arg, __video_do_ioctl);
__video_do_ioctl
struct video_device *vfd = video_devdata(file);
根据APP传入的cmd来获得、设置"某些属性"
系统调用分析
我们使用strace来追踪xawtv的系统调用
strace -o xawtv.log xawtv
先来看下open,搜索/dev/video0
open("/dev/video0", O_RDWR) = 4
这里返回了句柄4,我们可以搜索ioctl(4,也就是能找到相关的调用了
ioctl(4, VIDIOC_QUERYCAP, {driver="vivid", card="vivid", bus_info="platform:vivid-000", version=4.13.13, capabilities=V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE|V4L2_CAP_VIDEO_OUTPUT|V4L2_CAP_VIDEO_OVERLAY|V4L2_CAP_VBI_CAPTURE|V4L2_CAP_VBI_OUTPUT|V4L2_CAP_SLICED_VBI_CAPTURE|V4L2_CAP_SLICED_VBI_OUTPUT|V4L2_CAP_RDS_CAPTURE|V4L2_CAP_HW_FREQ_SEEK|V4L2_CAP_RDS_OUTPUT|V4L2_CAP_TUNER|V4L2_CAP_AUDIO|V4L2_CAP_RADIO|V4L2_CAP_MODULATOR|V4L2_CAP_READWRITE|V4L2_CAP_STREAMING|V4L2_CAP_DEVICE_CAPS|0x300000, device_caps=V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE|V4L2_CAP_VIDEO_OVERLAY|V4L2_CAP_TUNER|V4L2_CAP_AUDIO|V4L2_CAP_READWRITE|V4L2_CAP_STREAMING|0x200000}) = 0
ioctl(4, VIDIOC_QUERYCAP, {driver="vivid", card="vivid", bus_info="platform:vivid-000", version=4.13.13, capabilities=V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE|V4L2_CAP_VIDEO_OUTPUT|V4L2_CAP_VIDEO_OVERLAY|V4L2_CAP_VBI_CAPTURE|V4L2_CAP_VBI_OUTPUT|V4L2_CAP_SLICED_VBI_CAPTURE|V4L2_CAP_SLICED_VBI_OUTPUT|V4L2_CAP_RDS_CAPTURE|V4L2_CAP_HW_FREQ_SEEK|V4L2_CAP_RDS_OUTPUT|V4L2_CAP_TUNER|V4L2_CAP_AUDIO|V4L2_CAP_RADIO|V4L2_CAP_MODULATOR|V4L2_CAP_READWRITE|V4L2_CAP_STREAMING|V4L2_CAP_DEVICE_CAPS|0x300000, device_caps=V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE|V4L2_CAP_VIDEO_OVERLAY|V4L2_CAP_TUNER|V4L2_CAP_AUDIO|V4L2_CAP_READWRITE|V4L2_CAP_STREAMING|0x200000}) = 0
ioctl(4, VIDIOC_G_FMT, {type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE, fmt.pix={width=1280, height=720, pixelformat=v4l2_fourcc('B'7, 'G'7, 'R'7, '4'7), field=V4L2_FIELD_NONE, bytesperline=5120, sizeimage=3686400, colorspace=V4L2_COLORSPACE_SRGB}}) = 0
...
还有很多
仔细分析后如下,其实看了后面的学习就能差不多记住这几个调用顺序了
// 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
}
ioctl流程一览
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
涉及的ioctl如下
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,
继续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
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、大小、每一行长度、高度
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
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)
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
总结
static inline int __must_check video_register_device(struct video_device *vdev,
int type, int nr)
{
return __video_register_device(vdev, type, nr, 1, vdev->fops->owner);
}
这里的vdev是最终驱动调用的方法
v4l2_fops
> open
>vdev.fops.open
video_device->fops->ioctl 一般可以设置为 video_ioctl2
video_ioctl2 会来调用 video_device->ioctl_ops(v4l2_ioctl_ops)