VIDIOC_QUERYCTRL是什么

时间: 2023-07-03 07:03:51 浏览: 134

V4L2 API及数据结构

### V4L2 API 及数据结构详解 #### 一、引言 V4L2 (Video for Linux Version 2) 是 Linux 内核中针对视频应用提供的标准接口，它为开发者提供了一套完整的视频设备控制接口规范。与 V4L 相比，V4L2 在设计上更为先进和完善，支持更多的功能特性和更复杂的视频处理需求。本文将深入探讨 V4L2 API 及其常用数据结构，并通过实际操作流程进一步理解这些概念。 #### 二、V4L2 常用数据结构 V4L2 的核心在于其定义了一系列的数据结构，这些数据结构定义于内核目录 `include/linux/videodev2.h` 中，用于描述视频设备的各种属性和状态。 ##### 1. `struct v4l2_requestbuffers` 该结构体用于申请视频帧缓冲区，对应于 ioctl 命令 `VIDIOC_REQBUFS`。开发者可以通过此结构体指定所需缓冲区的数量及其类型等信息。 ```c struct v4l2_requestbuffers { __u32 count; /* How many buffers to allocate */ __u32 type; /* Buffer type */ __u32 memory; /* Memory type */ __u32 reserved; /* Reserved for future use */ }; ``` ##### 2. `struct v4l2_capability` 此结构体用来描述视频设备的能力，可通过 ioctl 命令 `VIDIOC_QUERYCAP` 获取。 ```c struct v4l2_capability { __u8 driver[16]; /* driver name */ __u8 card[32]; /* card description */ __u8 bus_info[32]; /* bus and address */ __u32 version; /* driver version */ __u32 capabilities; /* device capabilities */ __u32 reserved[4]; /* reserved for future use */ }; ``` ##### 3. `struct v4l2_input` 该结构体用于描述视频输入信息，可通过 ioctl 命令 `VIDIOC_ENUMINPUT` 获取。 ```c struct v4l2_input { __u32 index; /* input number */ char name[32]; /* input name */ __u32 type; /* input type */ __u32 audioset; /* audio jack(s) connected to this input */ __u32 tuner; /* which tuner this input is connected to */ __u32 standard; /* supported video standards */ __u32 flags; /* input flags */ __u32 reserved; /* reserved for future use */ }; ``` ##### 4. `struct v4l2_standard` 此结构体用于描述视频制式（如 PAL 或 NTSC），可通过 ioctl 命令 `VIDIOC_ENUMSTD` 获取。 ```c struct v4l2_standard { __u32 index; /* index of the standard in the list */ char name[24]; /* standard name */ __u32 frameperiod; /* frame period in usec */ __u32 framelines; /* lines per frame */ __u32 reserved; /* reserved for future use */ }; ``` ##### 5. `struct v4l2_format` 该结构体用于描述视频帧的格式，可通过 ioctl 命令 `VIDIOC_G_FMT`、`VIDIOC_S_FMT` 等进行设置和获取。 ```c union v4l2_format { struct v4l2_pix_format pix; /* pixel format */ struct v4l2_frmsizeenum frmsize; /* frame size */ struct v4l2_frmivalenum frmival; /* frame interval */ __u8 reserved[16]; /* reserved for future use */ }; struct v4l2_pix_format { __u32 width; /* image width */ __u32 height; /* image height */ __u32 pixelformat; /* pixel format */ __u32 field; /* field polarity */ __u32 bytesperline; /* bytes per line */ __u32 sizeimage; /* size of the image */ __u32 colorspace; /* colorspace information */ __u8 priv; /* private data */ __u8 flags; /* pixel format flags */ __u8 ycbcr_enc; /* Y'CbCr encoding */ __u8 quantization; /* chroma subsampling */ __u8 xfer_func; /* transfer function */ __u8 reserved[7]; /* reserved for future use */ }; ``` ##### 6. `struct v4l2_buffer` 该结构体用于描述驱动中的一帧图像缓存信息，可通过 ioctl 命令 `VIDIOC_QUERYBUF` 获取。 ```c struct v4l2_buffer { __u32 index; /* buffer index */ __u32 type; /* buffer type */ __u32 bytesused; /* bytes used */ __u32 seq; /* sequence counter */ __u32 timestamp.tv_sec; /* timestamp (seconds) */ __u32 timestamp.tv_usec; /* timestamp (microseconds) */ __u32 flags; /* buffer flags */ __u32 field; /* field */ __u32 memory; /* memory location */ __u32 offset; /* offset in memory */ }; ``` ##### 7. `struct v4l2_crop` 此结构体用于描述视频信号的矩形边界，可通过 ioctl 命令 `VIDIOC_S_CROP` 设置或 `VIDIOC_G_CROP` 获取。 ```c struct v4l2_crop { __u32 type; /* crop type */ __u32 c.top; /* top */ __u32 c.left; /* left */ __u32 c.width; /* width */ __u32 c.height; /* height */ __u32 bounds.type; /* bounds type */ __u32 bounds.c.top; /* top */ __u32 bounds.c.left; /* left */ __u32 bounds.c.width; /* width */ __u32 bounds.c.height; /* height */ __u32 pixel_aspect_numerator; /* pixel aspect ratio */ __u32 pixel_aspect_denominator; /* pixel aspect ratio */ __u32 reserved[8]; /* reserved for future use */ }; ``` ##### 8. `struct v4l2_std_id` 该结构体用于描述视频制式 ID，可通过 ioctl 命令 `VIDIOC_QUERYSTD` 查询。 ```c struct v4l2_std_id { __u64 id; /* standard id */ }; ``` #### 三、V4L2 常用 IOCTL 接口命令 V4L2 定义了一系列 ioctl 接口命令，用于实现各种视频设备的操作。 - **VIDIOC_REQBUFS**：分配内存缓冲区。 - **VIDIOC_QUERYBUF**：将分配的缓冲区转换为物理地址。 - **VIDIOC_QUERYCAP**：查询设备功能。 - **VIDIOC_ENUM_FMT**：获取当前设备支持的视频格式。 - **VIDIOC_S_FMT**：设置视频捕获格式。 - **VIDIOC_G_FMT**：读取视频捕获格式。 - **VIDIOC_TRY_FMT**：验证视频显示格式是否可用。 - **VIDIOC_CROPCAP**：查询设备的裁剪能力。 - **VIDIOC_S_CROP**：设置视频信号的矩形边界。 - **VIDIOC_G_CROP**：读取视频信号的矩形边界。 - **VIDIOC_QBUF**：将数据从缓存中读取出来。 - **VIDIOC_DQBUF**：将数据放回缓存队列。 - **VIDIOC_STREAMON**：启动视频流传输。 - **VIDIOC_STREAMOFF**：停止视频流传输。 - **VIDIOC_QUERYSTD**：检查视频设备支持的视频标准。 #### 四、V4L2 操作流程示例接下来通过一个简单的示例来展示如何使用 V4L2 进行基本的视频采集操作。 1. **打开设备文件**： ```c int fd = open("/dev/video0", O_RDWR | O_NONBLOCK); ``` 2. **选择视频输入**： ```c struct v4l2_input input; input.index = 0; int ret = ioctl(fd, VIDIOC_S_INPUT, &input); ``` 3. **设置视频捕获格式**： ```c struct v4l2_format fmt; fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; fmt.fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_RGB32; fmt.fmt.pix.height = 480; fmt.fmt.pix.width = 640; ret = ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt); if (ret < 0) { perror("VIDIOC_S_FMT"); close(fd); return -1; } ``` 4. **向驱动申请帧缓存**： ```c struct v4l2_requestbuffers req; req.count = 4; req.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; req.memory = V4L2_MEMORY_MMAP; if (ioctl(fd, VIDIOC_REQBUFS, &req) == -1) { return -1; } ``` 5. **获取每个缓存的信息并映射到用户空间**： ```c typedef struct VideoBuffer { void *start; size_t length; } VideoBuffer; VideoBuffer *buffers = calloc(req.count, sizeof(*buffers)); struct v4l2_buffer buf; for (int numBufs = 0; numBufs < req.count; numBufs++) { memset(&buf, 0, sizeof(buf)); buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP; buf.index = numBufs; ret = ioctl(fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf); if (ret < 0) { perror("VIDIOC_QUERYBUF"); exit(-1); } void *start; unsigned int length; start = mmap(NULL, buf.length, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, buf.m.offset); if (start == MAP_FAILED) { perror("mmap"); exit(-1); } buffers[numBufs].start = start; buffers[numBufs].length = buf.length; ret = ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf); if (ret < 0) { perror("VIDIOC_QBUF"); exit(-1); } } ``` 6. **启动视频流传输**： ```c enum v4l2_buf_type type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; ret = ioctl(fd, VIDIOC_STREAMON, &type); if (ret < 0) { perror("VIDIOC_STREAMON"); exit(-1); } ``` 7. **读取数据**： ```c while (1) { ret = ioctl(fd, VIDIOC_DQBUF, &buf); if (ret < 0) { perror("VIDIOC_DQBUF"); exit(-1); } // 处理数据 ... ret = ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf); if (ret < 0) { perror("VIDIOC_QBUF"); exit(-1); } } ``` 8. **停止视频流传输**： ```c ret = ioctl(fd, VIDIOC_STREAMOFF, &type); if (ret < 0) { perror("VIDIOC_STREAMOFF"); exit(-1); } ``` 9. **关闭设备文件**： ```c close(fd); ``` 以上步骤展示了如何利用 V4L2 API 实现基本的视频采集过程。需要注意的是，不同的设备可能支持的特性有所不同，在实际开发过程中应仔细阅读设备文档，并参考具体的设备驱动源码来进行适配。

VIDIOC_QUERYCTRL是Linux视频设备驱动程序中的一个ioctl命令，用于查询视频设备的控制参数，例如亮度、对比度、饱和度等。通过调用VIDIOC_QUERYCTRL命令，应用程序可以获取支持的控制参数列表和每个参数的取值范围、默认值和当前值等信息。这个命令对于视频采集应用程序来说非常重要，因为它可以让应用程序动态地调整视频设备的控制参数，从而优化视频质量和性能。

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