一、USB摄像头驱动框架如下所示：
1.构造一个usb_driver
2.设置
probe:
2.1. 分配video_device:video_device_alloc
2.2. 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
2.3. 注册: video_register_device
id_table: 表示支持哪些USB设备
3.注册： usb_register
二、分析UVC驱动
UVC: USB Video Class
UVC驱动：drivers\media\video\uvc\
uvc_driver.c分析:
1. usb_register(&uvc_driver.driver);
2. uvc_probe
uvc_register_video
vdev = video_device_alloc();
vdev->fops = &uvc_fops;
video_register_device
分析一个驱动程序最好的方法就是跟踪应用程序对它的调用过程
在www.usb.org下载 uvc specification, UVC规格书
UVC 1.5 Class specification.pdf : 有详细描述
USB_Video_Example 1.5.pdf : 有示例
由拓扑图可看出：
USB摄像头内部分成两部分
VideoControl Interface:视频控制接口 ——> 用于控制
VideoSteaming Interface:视频流接口——>用于读取视频数据
在USB Camera内部抽象出了个概念：
Units ：单元，内部连接，提供具有大部分功能的模块，如Selector Unit 、Process Unit
SU: Select orUnit 多路选择器，选择两路输入IT和OT其中之一；选择哪一路信号
PU: Process Unit 处理单元： 应该是亮度、白平衡，饱和度等的设置
Terminals ：端点，用于“内”“外”的连接
CT：Camear Terminal 功能有：选择扫描模式、曝光模式、时间，缩放，焦点等
IT / OT：Input / Output Terminal 视频数据流的输入输出端点
VC里含有多个Unit/Terminal等功能模块，可以通过访问这些模块进行控制，比如调亮度
三、分析UVC驱动调用过程：
. open:
uvc_v4l2_open //主要是一些状态的设置 应用程序调用ioctl时，就会进入uvc_v4l2_ioctl
.ioctl = uvc_v4l2_ioctl,
//把应用程序提供的参数拷贝到内核态，然后调用uvc_v4l2_do_ioctl
video_usercopy(file, cmd, arg, uvc_v4l2_do_ioctl)
uvc_v4l2_do_ioctl
case VIDIOC_QUERYCAP:
... //一系列ioctl
case VIDIOC_G_INPUT: . VIDIOC_QUERYCAP // video->streaming->type 在设备被枚举时分析描述符时初始化
if (video->streaming->type == V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE)
cap->capabilities = V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE
| V4L2_CAP_STREAMING;
else
cap->capabilities = V4L2_CAP_VIDEO_OUTPUT
| V4L2_CAP_STREAMING; . VIDIOC_ENUM_FMT // format数组应是在设备被枚举时设置的
format = &video->streaming->format[fmt->index]; . VIDIOC_G_FMT
uvc_v4l2_get_format // USB摄像头支持多种格式fromat, 每种格式下有多种frame(比如分辨率)
struct uvc_format *format = video->streaming->cur_format;
struct uvc_frame *frame = video->streaming->cur_frame;
. VIDIOC_TRY_FMT
uvc_v4l2_try_format
/* Check if the hardware supports the requested format. */ /* Find the closest image size. The distance between image sizes is
* the size in pixels of the non-overlapping regions between the
* requested size and the frame-specified size.
*/
. VIDIOC_S_FMT // 只是把参数保存起来，还没有发给USB摄像头
uvc_v4l2_set_format
uvc_v4l2_try_format
video->streaming->cur_format = format;
video->streaming->cur_frame = frame;
. VIDIOC_REQBUFS
uvc_alloc_buffers
for (; nbuffers > ; --nbuffers) {
mem = vmalloc_32(nbuffers * bufsize);
if (mem != NULL)
break;
}
. VIDIOC_QUERYBUF
uvc_query_buffer
__uvc_query_buffer
memcpy(v4l2_buf, &buf->buf, sizeof *v4l2_buf); // 复制参数
. mmap
uvc_v4l2_mmap . VIDIOC_QBUF
uvc_queue_buffer
list_add_tail(&buf->stream, &queue->mainqueue);
list_add_tail(&buf->queue, &queue->irqqueue); /*应用程序把buf放入队列后，会调用STREAMON做一些初始化，启动传输，*/
. VIDIOC_STREAMON
uvc_video_enable(video, ) // 把所设置的参数发给硬件,然后启动摄像头
/* Commit the streaming parameters. */
uvc_commit_video
uvc_set_video_ctrl /* 设置格式fromat, frame */
ret = __uvc_query_ctrl(video->dev /* 哪一个USB设备 */, SET_CUR, ,
video->streaming->intfnum /* 哪一个接口: VS */,
probe ? VS_PROBE_CONTROL : VS_COMMIT_CONTROL, data, size,
uvc_timeout_param); /* 启动：初始化实时的USB请求块，并分配传输buf. */
uvc_init_video(video, GFP_KERNEL);
uvc_init_video_isoc / uvc_init_video_bulk
urb->complete = uvc_video_complete;
/*收到数据后此函数被调用,它又调用video->decode(urb, video, buf);
*最终会调用到=> wake_up(&buf->wait);终止休眠等待*/
usb_submit_urb //初始完后提交urb结构体（USB Request Block） /* 调用poll查询数据是否准备就绪，没有的话进入休眠等待 */
. poll
uvc_v4l2_poll
uvc_queue_poll
poll_wait(file, &buf->wait, wait); // 休眠等待有数据 /* poll返回之后就表明有可用数据，就从队列中取出buf */
. VIDIOC_DQBUF
uvc_dequeue_buffer
list_del(&buf->stream); . VIDIOC_STREAMOFF
uvc_video_enable(video, );
usb_kill_urb(urb);
usb_free_urb(urb); 分析设置亮度过程：
ioctl: VIDIOC_S_CTRL
uvc_ctrl_set
uvc_ctrl_commit
__uvc_ctrl_commit(video, );
uvc_ctrl_commit_entity(video->dev, entity, rollback);
ret = uvc_query_ctrl(dev /* 哪一个USB设备 */, SET_CUR,
ctrl->entity->id /* 哪一个unit/terminal */,
dev->intfnum /* 哪一个接口: VC interface */,
ctrl->info->selector,
uvc_ctrl_data(ctrl, UVC_CTRL_DATA_CURRENT),
ctrl->info->size)
总结:
. UVC设备有2个interface: VideoControl Interface, VideoStreaming Interface
. VideoControl Interface用于控制，比如设置亮度。它内部有多个Unit/Terminal(在程序里Unit/Terminal都称为entity:实体)
可以通过类似的函数来访问：
ret = uvc_query_ctrl(dev /* 哪一个USB设备 */, SET_CUR, ctrl->entity->id /* 哪一个unit/terminal */,
dev->intfnum /* 哪一个接口: VC interface */, ctrl->info->selector,
uvc_ctrl_data(ctrl, UVC_CTRL_DATA_CURRENT),
ctrl->info->size);
. VideoStreaming Interface用于获得视频数据，也可以用来选择fromat/frame(VS可能有多种format, 一个format支持多种frame， frame用来表示分辨率等信息)
可以通过类似的函数来访问：
ret = __uvc_query_ctrl(video->dev /* 哪一个USB设备 */, SET_CUR, ,
video->streaming->intfnum /* 哪一个接口: VS */,
probe ? VS_PROBE_CONTROL : VS_COMMIT_CONTROL, data, size,
uvc_timeout_param);
. 我们在设置FORMAT时只是简单的使用video->streaming->format[fmt->index]等数据，
这些数据哪来的？
应是设备被枚举时设置的，也就是分析它的描述符时设置的。 . UVC驱动的重点在于：
描述符的分析
属性的控制: 通过VideoControl Interface来设置
格式的选择：通过VideoStreaming Interface来设置
数据的获得：通过VideoStreaming Interface的URB来获得