在linux下使用视频采集卡
2010-04-10 12:45:12 阅读6 评论0 字号：大中小
李玉江 珠海 <lidriver@163.com>
在{dy}部分中介绍了如何在LINUX下安装和使用电视卡。从这一部分起将会介绍
如何在linux中对电视卡编程。开始已经提到过，电视卡使用的是video for linux
驱动，简称v4l，实际上，现在已经有了video for linux two驱动 ,即v4l2.它解决了v4l
中存在的一些问题，并且提高了硬件性能。但是，目前来说，v4l2仍然没有集成到linux的内核中，
要使用v4l2的话，只有去下载v4l2补丁了，以下如无特别说明，所涉及的内容只针对v4l设备而言。
我们都知道，在linux中，为了屏蔽用户对设备访问的复杂性，采用了设备文件，即可以通过
像访问普通文件一样的方式来对设备进行访问读写。电视卡在linux中和打印机，鼠标一样，属于字符
设备。其主设备号是81，在实际操作上，访问控制电视卡也和一般的设备文件没有什么不同。用open
打开设备，
int fd;
fd = open("/dev/video0",O_RDWR);
用一系列的ioctl发命令控制设备。v4l支持的ioctl命令大概有二十几个，为了尽快的编出一个
简单的图象捕捉程序，让我们先来看看几个主要的命令：
1. ioctl(fd,VIDIOCGCAP,&cap);
该命令主要是为了获取电视卡的功能信息。例如电视卡的名称，类型，channel等。参数cap是
一个结构，当ioctl命令返回时，结构的各成员就被赋值了，结构体的定义为：
struct video_capability
{
char name[32];
int type;
int channels; /* Num channels */
int audios; /* Num audio devices */
int maxwidth; /* Supported width */
int maxheight; /* And height */
int minwidth; /* Supported width */
int minheight; /* And height */
};
channel 指的是有几个信号输入源，例如television,composite,s-video等。
2.ioctl(fd,VIDIOCGCHAN,&vc)
3.ioctl(fd,VIDIOCSCHAN.&vc)
这两个命令用来取得和设置电视卡的channel信息，例如使用那个输入源，制式等。
vc 是一个video_channel 结构，其定义为：
struct video_capability
{
char name[32];
int type;
int channels; /* Num channels */
int audios; /* Num audio devices */
int maxwidth; /* Supported width */
int maxheight; /* And height */
int minwidth; /* Supported width */
int minheight; /* And height */
};
struct video_channel
{
int channel;
char name[32];
int tuners;//number of tuners for this input
__u32 flags;
__u16 type;
__u16 norm;
};
成员channel代表输入源，通常，0: television 1:composite1 2:s-video
name 表示该输入源的名称。
norm 表示制式，通常，0:pal 1:ntsc 2:secam 3:auto
4. ioctl(fd,VIDIOCGMBUF,*mbuf)
获得电视卡缓存的信息，参数mbuf是video_mbuf结构。其定义如下：
struct video_mbuf
{
int size; /* Total memory to map */
int frames; /* Frames */
int offsets[VIDEO_MAX_FRAME];
};
size是缓存的大小，frames表明该电视卡的缓存可以容纳的帧数，数组offsets则表明
对应一帧的起始位置，0帧对应offsets[0],1帧对应offsets[1]....
执行完该命令后，就可以用mmap函数将缓存映射到内存中了。大致用法可以参考以下的代
码
struct video_mbuf mbuf;
unsigned char *buf1,*buf2;
if(ioctl(fd,VIDIOCGMBUF,&mbuf)<0)
{
perror("VIDIOCGMBUF");
return -1;
}
printf("the frame number is %d\n",mbuf.frames);
buf1 = (unsigned char*)mmap(0,mbuf.size,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd.0);
buf1 = buf1 + mbuf.offset[0];
buf2 = buf1 + mbuf.offset[1];//当然，如果mbuf.frames=1,就不需要下面的了。
......
5. ioctl(fd.VIDIOCMCAPTURE，&mm)
启动硬件去捕捉图象，mm 是video_mmap 结构，设置捕捉图象需要设置的信息。结构体
如下定义：
struct video_mmap
{
unsigned int frame; /* Frame (0 - n) for double buffer */
int height,width;
unsigned int format; /* should be VIDEO_PALETTE_* */
};
frame :设置当前是第几帧
height,width:设置图象的高和宽。
format :颜色模式
要注意的是，该命令是非阻塞的，也就是说，它仅仅设置了硬件，而不负责是否捕捉到图象。
要确定是否捕捉到图象，要用到下一个命令。
6. ioctl(fd,VIDIOCSYNC,&frame)
等待捕捉到这一帧图象。frame 是要等待的图象，它的值应和上一个命令中设置的frame相对应。
好了，说了这么多，读者大概也对视频捕捉有了一个了解，是不是想亲自动手试一下，那就让我们
开始实际程序的编写吧。
下面我们会编一个程序，将捕捉到的图象存为jpeg文件。为此，还要向大家介绍一个函数，
int write_jpeg(char *filename,unsigned char *buf,int quality,int width, int height, int gray)
{
struct jpeg_compress_struct cinfo;
struct jpeg_error_mgr jerr;
FILE *fp;
int i;
unsigned char *line;
int line_length;
if (NULL == (fp = fopen(filename,"w")))
{
fprintf(stderr,"grab: can't open %s: %s\n",filename,strerror(errno));
return -1;
}
cinfo.err = jpeg_std_error(&jerr);
jpeg_create_compress(&cinfo);
jpeg_stdio_dest(&cinfo, fp);
cinfo.image_width = width;
cinfo.image_height = height;
cinfo.input_components = gray ? 1: 3;
cinfo.in_color_space = gray ? JCS_GRAYSCALE: JCS_RGB;
jpeg_set_defaults(&cinfo);
jpeg_set_quality(&cinfo, quality, TRUE);
jpeg_start_compress(&cinfo, TRUE);
line_length = gray ? width : width * 3;
for (i = 0, line = buf; i < height; i++, line += line_length)
jpeg_write_scanlines(&cinfo, &line, 1);
jpeg_finish_compress(&(cinfo));
jpeg_destroy_compress(&(cinfo));
fclose(fp);
return 0;
}
这个函数很通用，它的作用是把buf中的数据压缩成jpeg格式。
/* 下面是一个完整的程序 test.c
* gcc test.c -o test -ljpeg
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <errno.h>
#include <linux/videodev.h>
#include <jpeglib.h>
#define WIDTH 320
#define HEIGHT 240
#define V4L_DEVICE "/dev/video0"
main()
{
unsigned char* buf;
int i,j;
int fd;
int re;
struct video_capability vcap;
struct video_channel vc;
struct video_mbuf mbuf;
struct video_mmap mm;
fd = open(V4L_DEVICE, O_RDWR);
if(fd<=0)
{
perror("open");
exit(1);
}
if(ioctl(fd, VIDIOCGCAP, &vcap)<0)
{
perror("VIDIOCGCAP");
exit(1);
}
fprintf(stderr,"Video Capture Device Name : %s\n",vcap.name);
for(i=0;i<vcap.channels;i++)
{
vc.channel = i;
if(ioctl(fd, VIDIOCGCHAN, &vc)<0)
{
perror("VIDIOCGCHAN");
exit(1);
}
fprintf(stderr,"Video Source (%d) Name : %s\n",i, vc.name);
}
vc.channel =1;
vc.norm=1;
if(ioctl(fd, VIDIOCSCHAN, &vc) < 0)
{
perror("VIDIOCSCHAN");
exit(1);
}
if(ioctl(fd, VIDIOCGMBUF, &mbuf) < 0)
{
perror("VIDIOCGMBUF");
exit(1);
}
fprintf(stderr,"the frames number is %d\n",mbuf.frames);
buf = (unsigned char*)mmap(0, mbuf.size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
if((int)buf < 0)
{
perror("mmap");
exit(1);
}
mm.frame = 0;
mm.height = HEIGHT;
mm.width = WIDTH;
mm.format = VIDEO_PALETTE_RGB24;
if(ioctl(fd, VIDIOCMCAPTURE, &mm)<0)
{
perror("VIDIOCMCAPTURE");
exit(1);
}
if(ioctl(fd, VIDIOCSYNC, &mm.frame)<0)
{
perror("VIDIOCSYNC");
exit(1);
}
if(-1 == (write_jpeg("./pic001.jpeg",buf,75,WIDTH,HEIGHT,0)))
{
printf("write_jpeg error\n");
exit(1);
}
munmap(buf,mbuf.size);
close(fd);
}
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