基于Linux操作系統(tǒng)的視頻采集卡驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

DMA結(jié)構(gòu)：

struct saa7146_video_dma {

u32 base_odd;

u32 base_even;

u32 prot_addr;

u32 pitch;

u32 base_page;

u32 num_line_byte;

};

工作流程

v4l2_extension調(diào)用v4l2_register_device（）函數(shù)注冊(cè)設(shè)備，V4l2_register_device()函數(shù)進(jìn)而調(diào)用v4l2_init_done（）函數(shù)（v4l2_device結(jié)構(gòu)中的int（*initialize）（）字段已被初始化為該函數(shù)）通過(guò)寫 I/O地址空間具體的初始化設(shè)備，設(shè)置采集圖像的默認(rèn)參數(shù)等。這時(shí)候設(shè)備已經(jīng)做好了采集圖像的準(zhǔn)備工作。

下面通過(guò)典型的read一楨圖像來(lái)分析具體的工作流程：

應(yīng)用程序首先調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用open（）來(lái)打開(kāi)設(shè)備，v4l2將該調(diào)用映射為初始化設(shè)備時(shí)已經(jīng)設(shè)置好的v4l2_device結(jié)構(gòu)中的 int（*open）（），在本文中即為v4l2_open（）；打開(kāi)設(shè)備成功read一楨圖像數(shù)據(jù)的命令，此時(shí)系統(tǒng)通過(guò)v4l2_device結(jié)構(gòu)中已經(jīng)設(shè)置好的int（*open）（）字段調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)v4l2_read（），該調(diào)用負(fù)責(zé)分配內(nèi)核內(nèi)存緩沖區(qū)，并將采集到的數(shù)據(jù)從內(nèi)核空間復(fù)制到用戶空間，這樣應(yīng)用程序就獲得了一楨數(shù)據(jù)；

當(dāng)v4l2_capability結(jié)構(gòu)中的V4L2_CAP_STREAMING標(biāo)志被設(shè)置時(shí)，這表明設(shè)備支持流采集。V4L2 的流驅(qū)動(dòng)程序維護(hù)兩個(gè)組織成FIFO的緩沖區(qū)隊(duì)列：發(fā)送隊(duì)列和接收隊(duì)列。由于應(yīng)用程序受到網(wǎng)絡(luò)延遲,進(jìn)程搶占或隨機(jī)磁盤存儲(chǔ)的影響,維護(hù)兩個(gè)隊(duì)列就可以把異步的視頻采集或輸出操作與應(yīng)用程序分離開(kāi)，從而降低丟失數(shù)據(jù)的可能性。設(shè)備采集到圖像后可以用DMA 方式直接將數(shù)據(jù)放入應(yīng)用程序分配好的緩沖區(qū)中，這就大大提升了整個(gè)系統(tǒng)的性能。

4.2.3 測(cè)試驅(qū)動(dòng)程序[6]

首先編譯上述模塊，然后通過(guò)命令insmod鏈接進(jìn)內(nèi)核。用于測(cè)試的簡(jiǎn)單應(yīng)用程序主體部分如下所示：

vid = open(device, O_RDONLY);/*打開(kāi)設(shè)備*/

err = ioctl(vid, VIDIOC_QUERYCAP, cap); /*查詢?cè)O(shè)備支持的功能*/

err = ioctl(vid, VIDIOC_G_FMT, fmt);/*設(shè)置采集圖像的格式*/

data = malloc(fmt.fmt.pix.sizeimage);/*分配用戶空間緩沖區(qū)*/

n = read(vid, data, fmt.fmt.pix.sizeimage);/*獲取一楨數(shù)據(jù)*/

該應(yīng)用程序運(yùn)行后經(jīng)檢查得到了預(yù)期的結(jié)果，并且在基于該驅(qū)動(dòng)程序的CDMA無(wú)線視頻傳輸系統(tǒng)中滿足了應(yīng)用的需要，獲得了理想的效果。

5 結(jié)論

本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：詳細(xì)闡述了Linux環(huán)境下利用V4L2API開(kāi)發(fā)視頻采集設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的流程，并將該驅(qū)動(dòng)程序?qū)嶋H的應(yīng)用到我們自己研發(fā)的CDMA無(wú)線視頻傳輸系統(tǒng)中，獲得了滿意的實(shí)時(shí)效果，在此也希望對(duì)從事同類開(kāi)發(fā)的人員有所裨益。

參考文獻(xiàn)

1 Alessandro Rubini Jonathan Corbet,Linux device driver,2nd Edition,O’Reilly,2001.7

2 Philip SAA7146A datasheet,1998.4

3 Philip SAA7111A datasheet,1998.5

4 http://linux.bytesex.org/v4l2/

5 PCI SIG，PCI Local Bus Specification Revision 2.2,1998.12

6 王多智，嵌入式linux下sram驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)原理及應(yīng)用，微計(jì)算機(jī)信息，2005年第5期