1、前言先前已經分析過V4L2的框架,并且使用了xawtv測試了vivi虛擬驅動程序,對框架的分析并沒有深入結構,比如說ioctl有很多,但是并不清楚哪些是必須的,哪些可以不要。并且也不知道測試程序是如何拿到視頻數據的。本文將介紹如何根據虛擬驅動vivi的使用過程徹底分析攝像頭驅動。第1章vivi測試補充加載vivi.ko驅動之前,先加載videobuf-core.kovideobuf-vmalloc.kov4l2-common.ko這3個模塊,然后就可以加載vivi.ko成功了。然而換了一臺電腦,再執行一遍就不行了,在加載v4l2-common.ko時執行“sudo insmod v4l2-co

2、mmon.ko”打印信息提示如下: Insmod:error inserting v4l2-common.ko:-1 Unknown symbol in module使用dmesg命令查看詳細信息:v4l2_common:Unknown symbol v4l2_device_register_subdevv4l2_common:Unknown symbol v4l2_device_unregister_subdev那么為什么原來的電腦可以正常加載驅動,現在的電腦就不行了呢?1.2 加載vivi.ko失敗原因這是因為先前電腦測試時是先插上的UVC攝像頭測試的,這時電腦會自動加載對應的v4l2相關

3、的驅動ko,這個時候再加載vivi.ko驅動的時候就不缺少相應的symbol。而換了一臺電腦沒有插uvc攝像頭驅動,所以問題就出現了。解決辦法-依次執行下面三步驟:sudo modprobe vivi /安裝ubuntu自帶的驅動程序sudo rmmod vivi /卸載內核自帶的vivi驅動sudo insmod vivi.ko /安裝自己編譯出的vivi.ko1.3 insmod與modprobe第2章分析xawtv源碼2.1 獲取xawtv源碼下載源碼后建立一個sourceinsight工程,當然可以從main開始分析,看看涉及到哪些系統調用。但是這樣會非常復雜,因為xawtv除了調用v

4、ivi驅動程序之外,還有其他很多的工作,如何快捷的知道有哪些調用呢?有一個辦法,使用strace工具可以看出xawtv使用了哪些系統調用。2.2 strace工具使用方法:strace o xxx.log cmdcmd為命令,執行cmd命令時會將涉及到的系統調用(open,read,write都會記錄到到xxx.log中。執行”strace o xawtv.log xawtv”,在當前目錄生成xawtv.log,將該文件拷到PC機上,下面對該文件進行分析。2.3 分析xawtv.log使用UltraEdit打開xawt.log,xawtv不指定設備打開時是默認打開video0,因此上節操作的是

5、video0,因為文件內容比較多,我們需要先得到我們關系的東西,搜索“/dev/video0”,得到如下圖: 可以看出open打開兩次,第一次打開后發現ioctl用不了,因此close,然后打開第2次。可以看出open之后,得到一個文件句柄“4”,后面接了一大堆ioctl。搜索“(4,”,就可以看出涉及到哪些調用了。勾選搜索對話框的“列出包含字符串的行”,搜索如下圖: 復制搜索到的結果,存為新的文件“xawtv涉及的vivi驅動的系統調用.txt”。從xawtv.log可以看出,open之后,涉及到的第一個系統調用是:open("/dev/video0", O_RDWR|O

6、_LARGEFILE = 4ioctl(4, VIDIOC_QUERYCAP or VT_OPENQRY, 0x8f0b998 = -1 EINV AL (Invalid argumentclose(4ioctl失敗,然后關閉。我們重點關注第2次open后面的內容,如下: 詳細如下:open("/dev/video0", O_RDWR|O_LARGEFILE = 4ioctl(4, VIDIOC_QUERYCAP or VT_OPENQRY, 0xbf90a2e4 = 0ioctl(4, VIDIOC_G_FMT or VT_SENDSIG, 0xbf90a218 = 0i

7、octl(4, VIDIOC_ENUM_FMT or VT_SETMODE, 0xbf90a18c = 0ioctl(4, 0xc02c564a, 0xbf90a0f8 = -1 EINV AL (Invalid argumentioctl(4, VIDIOC_ENUM_FMT or VT_SETMODE, 0xbf90a18c = 0ioctl(4, 0xc02c564a, 0xbf90a0f8 = -1 EINV AL (Invalid argumentioctl(4, VIDIOC_ENUM_FMT or VT_SETMODE, 0xbf90a18c = 0ioctl(4, 0xc02c

8、564a, 0xbf90a0f8 = -1 EINV AL (Invalid argumentioctl(4, VIDIOC_ENUM_FMT or VT_SETMODE, 0xbf90a18c = 0ioctl(4, VIDIOC_ENUM_FMT or VT_SETMODE, 0xbf90a18c = 0ioctl(4, VIDIOC_ENUM_FMT or VT_SETMODE, 0xbf90a18c = 0ioctl(4, VIDIOC_ENUM_FMT or VT_SETMODE, 0xbf90a18c = -1 EINV AL (Invalid argumentioctl(4, V

9、IDIOC_QUERYCAP or VT_OPENQRY, 0xbf90a124 = 0ioctl(4, VIDIOC_G_INPUT, 0xbf909fcc = 0ioctl(4, VIDIOC_ENUMINPUT, 0xbf909fcc = 0fstat64(4, st_mode=S_IFCHR|0660, st_rdev=makedev(81, 0, . = 0ioctl(4, MA TROXFB_TVOQUERYCTRL or VIDIOC_QUERYCTRL, 0xbf90a018 = -1 EINV AL (Invalid argumentioctl(4, VIDIOC_QUERY

10、CAP or VT_OPENQRY, 0x8f0b998 = 0fcntl64(4, F_SETFD, FD_CLOEXEC = 0ioctl(4, VIDIOC_ENUMINPUT, 0x8f0bacc = 0ioctl(4, VIDIOC_ENUMINPUT, 0x8f0bb18 = 0ioctl(4, VIDIOC_ENUMINPUT, 0x8f0bb64 = 0ioctl(4, VIDIOC_ENUMINPUT, 0x8f0bbb0 = 0ioctl(4, VIDIOC_ENUMINPUT, 0x8f0bbfc = -1 EINV AL (Invalid argumentioctl(4

11、, VIDIOC_ENUMSTD, 0x8f0bf8c = 0ioctl(4, VIDIOC_ENUMSTD, 0x8f0bfcc = 0ioctl(4, VIDIOC_ENUMSTD, 0x8f0c00c = 0ioctl(4, VIDIOC_ENUMSTD, 0x8f0c04c = 0ioctl(4, VIDIOC_ENUMSTD, 0x8f0c08c = 0ioctl(4, VIDIOC_ENUMSTD, 0x8f0c0cc = 0ioctl(4, VIDIOC_ENUMSTD, 0x8f0c10c = 0ioctl(4, VIDIOC_ENUMSTD, 0x8f0c14c = -1 E

12、INV AL (Invalid argumentioctl(4, VIDIOC_ENUM_FMT or VT_SETMODE, 0x8f0c38c = 0ioctl(4, VIDIOC_ENUM_FMT or VT_SETMODE, 0x8f0c3cc = 0ioctl(4, VIDIOC_ENUM_FMT or VT_SETMODE, 0x8f0c40c = 0ioctl(4, VIDIOC_G_PARM, 0x8f0ba00 = 0ioctl(4, MATROXFB_TVOQUERYCTRL or VIDIOC_QUERYCTRL, 0x8f0cb8c = 0ioctl(4, MATROX

13、FB_TVOQUERYCTRL or VIDIOC_QUERYCTRL, 0x8f0cbd0 = 0ioctl(4, MATROXFB_TVOQUERYCTRL or VIDIOC_QUERYCTRL, 0x8f0cc14 = 0ioctl(4, VIDIOC_G_STD, 0xbf90a3a8 = 0ioctl(4, VIDIOC_G_INPUT, 0xbf90a3bc = 0ioctl(4, MATROXFB_G_TVOCTRL or VIDIOC_G_CTRL, 0xbf90a3b4 = 0ioctl(4, MATROXFB_G_TVOCTRL or VIDIOC_G_CTRL, 0xb

14、f90a3b4 = 0ioctl(4, MATROXFB_G_TVOCTRL or VIDIOC_G_CTRL, 0xbf90a3b4 = 0ioctl(4, MATROXFB_G_TVOCTRL or VIDIOC_G_CTRL, 0xbf90a3b4 = 0ioctl(4, MATROXFB_G_TVOCTRL or VIDIOC_G_CTRL, 0xbf90a3c4 = 0ioctl(4, VIDIOC_TRY_FMT, 0x8f0dca4 = 0ioctl(4, VIDIOC_S_FMT or VT_RELDISP, 0xbf909cf4 = 0ioctl(4, VIDIOC_TRY_

15、FMT, 0x8f0dca4 = 0ioctl(4, VIDIOC_REQBUFS or VT_DISALLOCA TE, 0x8f0dd80 = 0ioctl(4, VIDIOC_QUERYBUF or VT_RESIZE, 0x8f0dd94 = 0ioctl(4, VIDIOC_QUERYBUF or VT_RESIZE, 0x8f0ddd8 = 0ioctl(4, VIDIOC_QBUF, 0x8f0dd94 = 0ioctl(4, VIDIOC_QBUF, 0x8f0ddd8 = 0ioctl(4, VIDIOC_STREAMON, 0xbf909fcc = 0ioctl(4, MA

16、TROXFB_S_TVOCTRL or VIDIOC_S_CTRL, 0xbf90a3b0 = 0ioctl(4, MATROXFB_S_TVOCTRL or VIDIOC_S_CTRL, 0xbf90a3b0 = 0ioctl(4, MATROXFB_S_TVOCTRL or VIDIOC_S_CTRL, 0xbf90a3b0 = 0ioctl(4, MATROXFB_S_TVOCTRL or VIDIOC_S_CTRL, 0xbf90a3b0 = 0ioctl(4, VIDIOC_S_INPUT, 0xbf90a424 = 0ioctl(4, VIDIOC_S_STD, 0x8f0bf90

17、 = 0ioctl(4, VIDIOC_DQBUF, 0xbf90a2a0 = 0ioctl(4, VIDIOC_QBUF, 0x8f0dd94 = 0ioctl(4, VIDIOC_DQBUF, 0xbf90a2a0 = 0ioctl(4, VIDIOC_QBUF, 0x8f0ddd8 = 0ioctl(4, VIDIOC_DQBUF, 0xbf90a2a0 = 0.由上小節可得系統調用順序:1、open("/dev/video0", O_RDWR|O_LARGEFILE = 4-打開設備2、ioctl(4, VIDIOC_QUERYCAP3、ioctl(4, VIDIO

18、C_G_FMT-獲得攝像頭數據的格式4、for( -從上圖可以看出連續多次調用,從下面分析xawtv源碼也可以看出。ioctl(4, VIDIOC_ENUM_FMT-列舉出攝像頭支持的格式5、ioctl(4, 0xc02c564a, 0xbf90a0f8 = -1 EINV AL (Invalid argument-Invalid先不管6、ioctl(4, VIDIOC_QUERYCAP7、ioctl(4, VIDIOC_G_INPUT-獲得當前使用的輸入源8、ioctl(4, VIDIOC_ENUMINPUT-列舉出輸入源,數據可能有多個通道9、ioctl(4, VIDIOC_QUERYCT

19、RL-查詢屬性,比如亮度,對比度10、ioctl(4, VIDIOC_QUERYCAP11、fcntl64(4, F_SETFD, FD_CLOEXEC-當應用程序關閉,并且不是直接調用close來關閉這個文件的話,系統幫忙來關閉12、for(ioctl(4, VIDIOC_ENUMINPUT-列舉出輸入源,數據可能有多個通道13、for(ioctl(4, VIDIOC_ENUMSTD-列舉標準制式14、for(ioctl(4, VIDIOC_ENUM_FMT-列舉支持的格式15、ioctl(4, VIDIOC_G_PARM-獲取參數16、for(ioctl(4, VIDIOC_QUERYCT

20、RL -查詢屬性,比如亮度,最小值,最大值,默認值17、ioctl(4, VIDIOC_G_STD-獲得當前使用的標準制式,攝像頭所支持的制式是PAL,還是NTSC等18、ioctl(4, VIDIOC_G_INPUT-當前使用的哪一個通道19、for(ioctl(4, VIDIOC_G_CTRL-獲得當前的屬性,比如亮度,對比度20、ioctl(4, VIDIOC_TRY_FMT-試試能否支持某種格式,比如RGB,YUV21、ioctl(4, VIDIOC_S_FMT-設置攝像頭使用某種格式(嘗試成功后22、ioctl(4, VIDIOC_REQBUFS-請求系統分配緩沖區23、ioctl(

21、4, VIDIOC_QUERYBUF-查詢所分配的緩沖區24、for(ioctl(4, VIDIOC_QBUF-把緩沖區放入隊列25、ioctl(4, VIDIOC_STREAMON-啟動攝像頭26、for(ioctl(4, VIDIOC_S_CTRL-設置屬性,比如亮度27、ioctl(4, VIDIOC_S_INPUT-設置輸入源28、ioctl(4, VIDIOC_S_STD-設置標準(制式29、for(select(5, 4, NULL, NULL, 5, 0 /查詢是否有數據ioctl(4, VIDIOC_DQBUF-de-queque,把緩沖區從隊列中取出/*處理*/ioctl(4

22、, VIDIOC_QBUF-處理完后把緩沖區放入隊列VIDIOC_ENUM_FMT有多次使用,在sourcesight里面搜索下xawtv源碼,發現在drv0-v4l2.c中有用到VIDIOC_ENUM_FMT,是一個for循環。for (h->nfmts = 0; h->nfmts < MAX_FORMA T; h->nfmts+ h->fmth->nfmts.index = h->nfmts;h->fmth->nfmts.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;if (-1 = xioctl(h->f

23、d, VIDIOC_ENUM_FMT, &h->fmth->nfmts, EINVALbreak;同樣查看源碼,VIDIOC_ENUMINPUT,VIDIOC_ENUMSTD也多次調用,是一個for 循環。這些調用都是在drv0-v4l2.c里面的get_device_capabilities(struct v4l2_handle *h函數里面。由上面分析,涉及到的系統調用非常多,而有些是不必要的,下面來做精簡。在代碼中查找,系統調用在應用程序的函數可以總結如下:/*12都是在v4l2_open里調用*/1. open2. ioctl(4, VIDIOC_QUERYCAP/

24、*37 都是在get_device_capabilities里調用*/3. for(ioctl(4, VIDIOC_ENUMINPUT/ 列舉輸入源4. for(ioctl(4, VIDIOC_ENUMSTD / 列舉標準(制式, 不是必需的5. for(ioctl(4, VIDIOC_ENUM_FMT / 列舉格式6. ioctl(4, VIDIOC_G_PARM7. for(ioctl(4, VIDIOC_QUERYCTRL / 查詢屬性(比如說亮度值最小值、最大值、默認值/*810都是通過v4l2_read_attr來調用的*/8. ioctl(4, VIDIOC_G_STD / 獲得當

25、前使用的標準(制式, 不是必需的9. ioctl(4, VIDIOC_G_INPUT10. ioctl(4, VIDIOC_G_CTRL / 獲得當前屬性, 比如亮度是多少/*未發現在哪兒調用*/11. ioctl(4, VIDIOC_TRY_FMT / 試試能否支持某種格式/*12通過v4l2_setformat調用*/12. ioctl(4, VIDIOC_S_FMT / 設置攝像頭使用某種格式/* 1316在v4l2_start_streaming*/13. ioctl(4, VIDIOC_REQBUFS / 請求系統分配緩沖區14. for(ioctl(4, VIDIOC_QUERYB

26、UF / 查詢所分配的緩沖區mmap15. for (ioctl(4, VIDIOC_QBUF / 把緩沖區放入隊列16. ioctl(4, VIDIOC_STREAMON / 啟動攝像頭/* 17里都是通過v4l2_write_attr來調用的*/17. for (ioctl(4, VIDIOC_S_CTRL / 設置屬性ioctl(4, VIDIOC_S_INPUT / 設置輸入源ioctl(4, VIDIOC_S_STD / 設置標準(制式, 不是必需的/*v4l2_nextframe > v4l2_waiton */18. v4l2_queue_allv4l2_waitonfor

27、 (select(5, 4, NULL, NULL, 5, 0 = 1 (in 4, left 4, 985979ioctl(4, VIDIOC_DQBUF / de-queue, 把緩沖區從隊列中取出/ 處理, 之以已經通過mmap獲得了緩沖區的地址, 就可以直接訪問數據ioctl(4, VIDIOC_QBUF / 把緩沖區放入隊列總結如下:應用程序通過VIDIOC_REQBUFS請求系統分配緩沖區,用VIDIOC_QUERYBUF來查詢系統分配的緩沖區,再用VIDIOC_QBUF把緩沖區放到驅動程序某個隊列里面,調用VIDIOC_STREAMON啟動攝像頭。調用select函數來查詢有沒有

28、數據,如果驅動程序有了數據,就會把應用程序喚醒,應用程序通過調用VIDIOC_DQBUF來獲得緩沖區的信息并處理它,處理完之后再放回隊列中。xawtv的幾大函數:1. v4l2_open2. v4l2_read_attr/v4l2_write_attr3. v4l2_start_streaming4. v4l2_nextframe/v4l2_waiton2.4 簡化vivi的驅動程序應用程序使用ioctl,最終會使用的驅動程序的ioctl,驅動程序vivi.c的ioctl詳細列表如下:static const struct v4l2_ioctl_ops vivi_ioctl_ops = .vi

29、dioc_querycap = vidioc_querycap,.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,.vidioc_reqbufs = vidioc_reqbufs,.vidioc_querybuf = vidioc_querybuf,.vidioc_qb

30、uf = vidioc_qbuf,.vidioc_dqbuf = vidioc_dqbuf,.vidioc_s_std = vidioc_s_std,.vidioc_enum_input = vidioc_enum_input,.vidioc_g_input = vidioc_g_input,.vidioc_s_input = vidioc_s_input,.vidioc_queryctrl = vidioc_queryctrl,.vidioc_g_ctrl = vidioc_g_ctrl,.vidioc_s_ctrl = vidioc_s_ctrl,.vidioc_streamon = vi

31、dioc_streamon,.vidioc_streamoff = vidioc_streamoff,#ifdef CONFIG_VIDEO_V4L1_COMPAT.vidiocgmbuf = vidiocgmbuf,#endif;這些ioctl有些是必須的,有些不是必須的,下面先列出結果。攝像頭驅動程序必需的11個ioctl/ 表示它是一個攝像頭設備.vidioc_querycap = vidioc_querycap,/* 用于列舉、獲得、測試、設置攝像頭的數據的格式*/.vidioc_enum_fmt_vid_cap = vidioc_enum_fmt_vid_cap,.vidioc_g_

32、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,/* 緩沖區操作: 申請/查詢/放入隊列/取出隊列*/.vidioc_reqbufs = vidioc_reqbufs,.vidioc_querybuf = vidioc_querybuf,.vidioc_qbuf = vidioc_qbuf,.vidioc_dqbuf = vidioc_dqbuf,/ 啟動/停止.vidioc_streamon