V4L2编程指南：设备操作与特性管理

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V4L2编程规范是一套详细的接口标准，用于开发支持VideoforLinux Two (V4L2) 设备的驱动程序。该规范定义了一系列关键步骤和功能，以便应用程序能够有效地与视频捕捉、播放和控制设备进行交互。以下是其中的主要知识点： 1. **设备操作**: 开始编程时，首先需正确地打开设备，通过设备命名机制识别设备，如指定设备的设备文件路径或硬件ID。同时，支持并发打开和共享数据流，确保多个应用程序可以同时访问设备资源。 2. **功能查询**：应用程序需要了解设备的能力，如视频输入和输出格式，音频输入输出，以及是否支持特定功能如高频头、调制器和卫星接收器等。这涉及到查询设备的查询控制能力，包括视频标准（如MJPEG、H.264等）。 3. **视频与音频处理**：支持选择视频源和目标编码格式，调整图像参数如亮度、对比度等。音频方面，包括音频输入通道的选择和输出格式设置。 4. **调谐和解调**：对于带有高频头和调制器的设备，程序要能配置频率范围、选择卫星或无线电频道，以及管理调制方式。 5. **用户界面与控制**：用户界面设计是关键，允许用户通过控制面板调整参数，如MPEG或摄像头相关的设置。V4L2提供了一套扩展控制API，允许开发者自定义高级功能和控制面板。 6. **视频标准支持**：规范定义了设备应支持的视频编码标准，确保兼容性，这对于直播或录像应用至关重要。 7. **优先级和控制管理**：应用程序可以申请设备的优先级，以便在资源紧张时获得更好的性能。此外，用户控制和扩展控制允许定制化设备行为。 8. **版本更新与参考资料**：本规范的最新版本是0.24，由Michael HSchimek等人维护，提供了详细的API元素和示例，方便开发者理解和实现。遵循这些指南，程序员可以开发出高效稳定且符合V4L2标准的视频驱动程序和应用，确保设备能在多种场景下顺畅工作。掌握这些知识点是构建现代多媒体系统和设备驱动的基础。

while (0 == ioctl (fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard)) {

if (standard.id &std_id) {

printf ("Current video standard: %s\n", standard.name);

exit (EXIT_SUCCESS);

}

standard.index++;

}

/* EINVAL indicates the end of the enumeration, which cannot be

empty unless this device falls under the USB exception. */

if (errno == EINVAL || standard.index == 0) {

perror ("VIDIOC_ENUMSTD");

exit (EXIT_FAILURE);

}

Example 1-6. Listing the video standards supported by the current input

struct v4l2_input input;

struct v4l2_standard standard;

memset (&input, 0, sizeof (input));

if (-1 == ioctl (fd, VIDIOC_G_INPUT, &input.index)) {

perror ("VIDIOC_G_INPUT");

exit (EXIT_FAILURE);

}

if (-1 == ioctl (fd, VIDIOC_ENUMINPUT, &input)) {

perror ("VIDIOC_ENUM_INPUT");

exit (EXIT_FAILURE);

}

printf ("Current input %s supports:\n", input.name);

memset (&standard, 0, sizeof (standard));

standard.index = 0;

while (0 == ioctl (fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard)) {

std_id = V4L2_STD_PAL_BG;

if (-1 == ioctl (fd, VIDIOC_S_STD, &std_id)) {

perror ("VIDIOC_S_STD");

exit (EXIT_FAILURE);

}

1.8.

用户控制

(User Controls)

设备通常具有相当数量的用户配置选项，诸如亮度，饱和度等等，这些个都会显示在图形化的用

户界面上。但是，显然不同的设备将会拥有不同的控制选项，更近一步说，就是控制选项的数量和其

默认值是随设备的不同而不同的。控制类 ioctl 方法提供了一些信息和一种机制来为不同的控制选项

创建漂亮用户接口，并且不同的设备也都能很好的工作。

所有的控制选项都是通过 ID 值来进行访问的。V4L2 为特定的用途定义了若干个 ID 值。当然，驱

动也可以使用 V4L2_CID_PRIVATE_BASE 或者更高的值来定制实现自己的控制选项。预定义的控制 ID

都有 V4L2_CID_标识，具体可参见 Table 1-1。这些个 ID 值在查询控制属性、获取和设置它们时会被用

到。

通常，应用程序应该直接的把控制选项展现在用户面前，而无需考虑用户的企图。每个控制选项

最好有个用户能够见名知意的名字。悲摧的是，如果意图并不显而易见，驱动作者应该提供一个用户

手册（来告知），一个用户接口插件或者...。预定义的 ID 值将被介绍如何可编程的来改变控制选项的，

例子是当你换频道的时候可以使设备静音。

当切换了视频的输入或者输出、调频头、或者音频的输入或输出时，驱动可能会重新枚举不同的

控制选项。区别在于带宽(?)、其他的默认和当前值、步进大小或者其他的主菜单选项。拥有确定的定

制的 ID 号的控制选项同样是可以改变其名字和类型的。

控制选项的值是全局储存的，当切换到或者

保持在某一带宽上的时候，其值是不会改变的。同样的，当设备处于打开或者关闭状态时，当调频收

音机的频率变化了其值也不会改变。因为 V4L2 规范没有事件触发机制，面板类应用程序趋向于和其

他的面板类程序合作(当然了他们得同处一个大的应用程序中了)，面板类程序可能需要定期的 poll 控

制选项的值来更新他们的用户界面。

Table 1-1. Control IDs

ID Type Description

V4L2_CID_BASE First predefined ID, equal to

V4L2_CID_BRIGHTNESS.

V4L2_CID_USER_BASE Synonym of V4L2_CID_BASE.

V4L2_CID_BRIGHTNESS integer Picture brightness, or more precisely, the black level.

V4L2_CID_CONTRAST integer Picture contrast or luma gain.

V4L2_CID_SATURATION integer Picture color saturation or chroma gain.

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