1.打開視頻設備
在V4L2中，視頻設備被看做一個文件。使用open函數打開這個設備：
// 用非阻塞模式打開攝像頭設備
int cameraFd;
cameraFd = open("/dev/video0", O_RDWR | O_NONBLOCK, 0);
// 如果用阻塞模式打開攝像頭設備，上述代碼變為：
//cameraFd = open("/dev/video0", O_RDWR, 0);
應用程序能夠使用阻塞模式或非阻塞模式打開視頻設備，如果使用非阻塞模式調用視頻設備，即使尚未捕獲到信息，驅動依舊會把緩存（DQBUFF）裡的東西返回給應用程序。
2. 設定屬性及擷取方式
打開視頻設備後，可以設置該視頻設備的屬性，例如裁剪、縮放等。這一步是可選的。在Linux編程中，一般使用ioctl函數來對設備的I/O通道進行管理：
int ioctl (int __fd, unsigned long int __request, .../*args*/) ;
在進行V4L2開發中，常用的命令標誌符如下(some are optional)：
VIDIOC_REQBUFS：分配記憶體
VIDIOC_QUERYBUF：把VIDIOC_REQBUFS中分配的數據緩存轉換成物理地址
VIDIOC_QUERYCAP：查詢驅動功能
VIDIOC_ENUM_FMT：獲取當前驅動支持的視頻格式
VIDIOC_S_FMT：設置當前驅動的頻捕獲格式
VIDIOC_G_FMT：讀取當前驅動的頻捕獲格式
VIDIOC_TRY_FMT：驗證當前驅動的顯示格式
VIDIOC_CROPCAP：查詢驅動的修剪能力
VIDIOC_S_CROP：設置視頻信號的邊框
VIDIOC_G_CROP：讀取視頻信號的邊框
VIDIOC_QBUF：把數據從緩存中讀取出來
VIDIOC_DQBUF：把數據放回緩存隊列
VIDIOC_STREAMON：開始視頻顯示函數
VIDIOC_STREAMOFF：結束視頻顯示函數
VIDIOC_QUERYSTD：檢查當前視頻設備支持的標準，例如PAL或NTSC。
2.1檢查當前視頻設備支持的標準
在歐洲，一般使用PAL（720X576）制式的攝像頭，而亞洲一般使用NTSC（720X480），使用VIDIOC_QUERYSTD來檢測：
v4l2_std_id std;
do {
ret = ioctl(fd, VIDIOC_QUERYSTD, &std);
} while (ret == -1 && errno == EAGAIN);
switch (std) {
case V4L2_STD_NTSC:
//……
case V4L2_STD_PAL:
//……
}
2.2 設置視頻捕獲格式
當檢測完視頻設備支持的標准後，還需要設定視頻捕獲格式，結構如下：
struct v4l2_format fmt;
memset ( &fmt, 0, sizeof(fmt) );
fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
fmt.fmt.pix.width = 720;
fmt.fmt.pix.height = 576;
fmt.fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_YUYV;
fmt.fmt.pix.field = V4L2_FIELD_INTERLACED;
if (ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt) == -1) {
return -1;
}
v4l2_format結構如下：
struct v4l2_format
{
enum v4l2_buf_type type; // 數據流類型，必須永遠是V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
union
{
struct v4l2_pix_format pix;
struct v4l2_window win;
struct v4l2_vbi_format vbi;
__u8 raw_data[200];
} fmt;
};
struct v4l2_pix_format
{
__u32 width; // 寬，必須是16的倍數
__u32 height; // 高，必須是16的倍數
__u32 pixelformat; // 視頻數據存儲類型，例如是YUV4：2：2還是RGB
enum v4l2_field field;
__u32 bytesperline;
__u32 sizeimage;
enum v4l2_colorspace colorspace;
__u32 priv;
};
2.3 分配記憶體
struct v4l2_requestbuffers req;
if (ioctl(fd, VIDIOC_REQBUFS, &req) == -1) {
return -1;
}
v4l2_requestbuffers 結構如下：
struct v4l2_requestbuffers
{
__u32 count; // 緩存數量，也就是說在緩存隊列裡保持多少張照片
enum v4l2_buf_type type; // 數據流類型，必須永遠是V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
enum v4l2_memory memory; // V4L2_MEMORY_MMAP 或 V4L2_MEMORY_USERPTR
__u32 reserved[2];
};
2.4 獲取並記錄緩存的物理空間
使用VIDIOC_REQBUFS，我們獲取了req.count個緩存，下一步通過呼叫VIDIOC_QUERYBUF命令來獲取這些緩存的地址，然後使用mmap函數轉換成應用程序中的絕對地址，最後把這段緩存放入緩存隊列：
typedef struct VideoBuffer {
void *start; size_t length;
} VideoBuffer;VideoBuffer*
buffers = calloc( req.count, sizeof(*buffers) );
struct v4l2_buffer buf;
for (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;
// 讀取緩存
if (ioctl(fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf) == -1) {
return -1; }
buffers[numBufs].length = buf.length;
// 轉換成相對地址
buffers[numBufs].start = mmap(NULL, buf.length, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,fd, buf.m.offset);
if (buffers[numBufs].start == MAP_FAILED) {
return -1; }
// 放入緩存隊列
if (ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf) == -1) {
return -1; }
}
2.5 視頻採集方式
操作系統一般把系統使用的記憶體劃分成用戶空間和內核空間，分別由應用程序管理和操作系統管理。應用程序可以直接訪問記憶體的地址，而內核空間存放的是供內核訪問的代碼和數據，用戶不能直接訪問。 v4l2捕獲的數據，最初是存放在內核空間的，這意味著用戶不能直接訪問該段記憶體，必須通過某些手段來轉換地址。
一共有三種視頻採集方式：使用read、write方式；記憶體映射方式和用戶指針模式。
read、write方式，在用戶空間和核心空間不斷拷貝數據，佔用了大量用戶記憶體空間，效率不高。
記憶體映射方式：把設備裡的記憶體映射到應用程序中的記憶體控件，直接處理設備記憶體，這是一種有效的方式。上面的mmap函數就是使用這種方式。
用戶指針模式：記憶體片段由應用程序自己分配。這點需要在v4l2_requestbuffers裡將memory字段設置成V4L2_MEMORY_USERPTR。
2.6 處理採集數據
V4L2有一個數據緩存，存放req.count數量的緩存數據。數據緩存採用FIFO的方式，當應用程序呼叫緩存數據時，緩存隊列將最先採集到的視頻數據緩存送出，並重新採集一張視頻數據。這個過程需要用到兩個ioctl命令,VIDIOC_DQBUF和VIDIOC_QBUF：
struct v4l2_buffer buf;
memset(&buf,0,sizeof(buf));
buf.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
buf.memory=V4L2_MEMORY_MMAP;
buf.index=0;
//讀取緩存
if (ioctl(cameraFd, VIDIOC_DQBUF, &buf) == -1) {
return -1;
}
//…………視頻處理算法
//重新放入緩存隊列
if (ioctl(cameraFd, VIDIOC_QBUF, &buf) == -1) {
return -1;
}
3. 關閉視頻設備
使用close函數關閉一個視頻設備
close(cameraFd)如果使用mmap,最後還需要使用munmap方法。
本文来自: (www.91linux.com) 详细出处参考：http://www.91linux.com/html/article/program/cpp/20090224/15858_2.html
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