一、概述
Video for Linux 2，简称V4l2，是Linux内核中关于视频设备的内核驱动框架，为上层的访问底层的视频设备提供了统一的接口。
摄像头驱动是属于字符设备驱动程序。（分析linux3.4.2内核）
二、如何写字符设备驱动
1、对于简单的驱动：
1）.构造一个file_operations:.open=drv_open .read=drv_read
2）.告诉内核：register_chrdev(主设备号，名字，&file_operations)
3）.入口函数：调用register_chrdev
4）.出口函数：卸载
一般采用register_chrdev的代替方法：分配、设置cdev，cdev_add
2、对于稍复杂的驱动程序采用分层思想
例如LCD驱动中分为两层：上层通用的核心层内核已经帮我们做好，即在fbmem.c
1.构造file_operations（open/ read /write ...）
2.注册
3.入口、出口
我们做的是硬件相关层，供上层file_operations调用
1.分配一个fb_info 结构体
2.设置
3.注册
4.硬件相关的操作
三、分析V4L2框架
把usb设备接到系统前台，会有打印信息，根据打印信息在内核里找出驱动，用dmsg命令查看；
grep "Found UVC" * -nR 搜索 在uvc_driver.c里，这是个硬件相关的驱动。
分析代码，猜测V4L2 框架 肯定也是分为至少两层 。
应用层：
/*调用 open read write -->调用 v4l2_fops 里的 open read write->调用硬件相关层的video_device 里提供的函数*/
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核心层：v4l2-dev.c __video_register_device
构造：v4l2_fops（
.read = v4l2_read,
.write = v4l2_write,
.open = v4l2_open, ...）
注册：
vdev->cdev = cdev_alloc(); //1.字符设备cdev_alloc
vdev->cdev->ops = &v4l2_fops; //2.设置fops
cdev_add(vdev->cdev, MKDEV(VIDEO_MAJOR, vdev->minor), 1); //3.cdev_add
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硬件相关层：如uvc_driver.c Found UVC
->v4l2_device_register(这个不重要)
->video_device_alloc->video_register_device(向核心层注册)
->v4l2-dev.h->__video_register_device(v4l2-dev.c)
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即分配结构体 video_device （里面的函数供上层v4l2_fops调用）
设置 注册video_register_device
四、通过vivi.c分析v4l2核心驱动框架
（virtual video driver ）虚拟视频驱动
分析如下：
vivi_init （入口函数）
vivi_create_instance(i);
v4l2_device_register //非主要,仅初始化一些锁等，实际未注册啥
spin_lock_init(&v4l2_dev->lock);
...
get_device(dev);
v4l2_dev->dev = dev;
vfd = video_device_alloc(); //分配video_device
//设置
.*vfd = vivi_template; //内容设置为vivi_template
/*最底层的vivi 操作函数*/
static struct video_device vivi_template = {
.name = "vivi",
.fops = &vivi_fops,
.ioctl_ops = &vivi_ioctl_ops,
...
}; .vfd->v4l2_dev = &dev->v4l2_dev; .设置“Ctrl属性”（用于APP的ioctl），音量、亮度、增益等
dev->volume = v4l2_ctrl_new_std(hdl, &vivi_ctrl_ops,
V4L2_CID_AUDIO_VOLUME, , , , );
dev->brightness = v4l2_ctrl_new_std(hdl, &vivi_ctrl_ops,
V4L2_CID_BRIGHTNESS, , , , );
dev->contrast = v4l2_ctrl_new_std(hdl, &vivi_ctrl_ops,
V4L2_CID_CONTRAST, , , , );
...
// 结构体vfd 类型 number
video_register_device(video_device, VFL_TYPE_GRABBER, nr); //向上注册
__video_register_device
/* Part 1: check device type */ 检验设备类型
...
/* Part 2: find a free minor, device node number and device index. */
... 互斥锁相关
/* Part 3: Initialize the character device */ 初始化字符设备
vdev->cdev = cdev_alloc();
vdev->cdev->ops = &v4l2_fops;
cdev_add
...
/* Part 6: Activate this minor. The char device can now be used. */
video_device[vdev->minor] = vdev; //以次设备号为下标，将vdev存入数组 ************************************************************************************
分析vivi.c的open、read、write、ioctl过程
. open
app: open ("/dev/video0",...)
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drv: 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);//调用open函数
调用vivi.c 里的v4l2_fh_open . read
app: read...
----------------------------------------------
drv: v412_read
struct video_device *vdev = video_devdata(filp);
ret = vdev->fops->read(filp, buf, sz, off); . ioctl
app: ioctl
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drv: v4l2_fops.unlocked_ioctl
v4l2_ioctl
struct video_device *vdev = video_devdata(filp);
ret = vdev->fops->unlocked_ioctl(filp, cmd, arg);
调用vivi.c 里的video_ioctl2
/*把用户空间的参数复制进来，然后调用__video_do_ioctl*/
video_usercopy(file, cmd, arg, __video_do_ioctl);
__video_do_ioctl
*vdev = video_devdata(filp)
根据APP传入的cmd来获得、设置某些属性
/*在vivi.c 里一开始的vivi_create_instance里设置*/
由上分析可知vivi.c主要完成了以下工作：
1 、初始化 v4l2_device结构体（代表一个 v4l2设备）
v4l2_device_register、 v4l2_device
2、分配video_device结构体
vfd = video_device_alloc()
3、设置video_device结构
a、 .vfd->v4l2_dev
b、vfd：
.fops 设置vfd的fops 里的open、read、write 被上层调用
.ioctl_ops 最终会调用到ioctl（设置属性被上层调用 ）
4、 注册video_device结构体
（video_device 是内核对 v4l2_device的官方封装，用于管理v4l2_device数据），向上层用户提供访问接口
video_register_device
问：APP可以通过ioctl来设置（获得）亮度等信息，在驱动程序里，谁来接收、存储、设置到硬件（提供这些信息）？
答：在驱动程序中抽象出来一个结构体v4l2_ctrl, 每个Ctrl对应其中的一项（音量、亮度等等）；
由v4l2_ctrl_handler来管理他们
1.初始化
v4l2_ctrl_handler_init
2.设置
v4l2_ctrl_new_std
v4l2_ctrl_new_custom
这些函数就是创建各个属性，并且放入v4l2_ctrl_handler的链表
3.跟vdev关联
dev->v4l2_dev.ctrl_handler = hdl;
小结：
v4l2框架并未脱离字符设备驱动框架，只是ioctl的实现较为复杂。