Linux下的V4L2的编程总结
博客一：
http://blog.****.net/eastmoon502136/article/details/8190262
博客二：
http://blog.chinaunix.net/uid-26833883-id-3249346.html
下面我就直接贴了，在根据这两篇博客的基础上，加以自己的一些注释，希望和我一样的初学者在看有关V4L2的API编程的时候或多或少有些思路吧！
一：V4L2的应用流程
Video for Linux two(Video4Linux2)简称V4L2，是V4L的改进版。V4L2是linux操作系统下用于采集图片、视频和音频数据的API接口，配合适当的视频采集设备和相应的驱动程序，可以实现图片、视频、音频等的采集。在远程会议、可视电话、视频监控系统和嵌入式多媒体终端中都有广泛的应用。
在Linux下，所有外设都被看成一种特殊的文件，成为“设备文件”，可以象访问普通文件一样对其进行读写。一般来说，采用V4L2驱动的摄像头设备文件是/dev/video0。V4L2支持两种方式来采集图像：内存映射方式(mmap)和直接读取方式(read)。V4L2在include/linux/videodev.h文件中定义了一些重要的数据结构，在采集图像的过程中，就是通过对这些数据的操作来获得最终的图像数据。Linux系统V4L2的能力可在Linux内核编译阶段配置，默认情况下都有此开发接口。
而摄像头所用的主要是capature了，视频的捕捉，具体linux的调用可以参考下图。
应用程序通过V4L2进行视频采集的原理
V4L2支持内存映射方式(mmap)和直接读取方式(read)来采集数据，前者一般用于连续视频数据的采集，后者常用于静态图片数据的采集，本文重点讨论内存映射方式的视频采集。
应用程序通过V4L2接口采集视频数据分为五个步骤：
首先，打开视频设备文件，进行视频采集的参数初始化，通过V4L2接口设置视频图像的采集窗口、采集的点阵大小和格式;
其次，申请若干视频采集的帧缓冲区，并将这些帧缓冲区从内核空间映射到用户空间，便于应用程序读取/处理视频数据;
第三，将申请到的帧缓冲区在视频采集输入队列排队，并启动视频采集;
第四，驱动开始视频数据的采集，应用程序从视频采集输出队列取出帧缓冲区，处理完后，将帧缓冲区重新放入视频采集输入队列，循环往复采集连续的视频数据;
第五，停止视频采集。
具体的程序实现流程可以参考下面的流程图:
其实其他的都比较简单，就是通过ioctl这个接口去设置一些参数。最主要的就是buf管理。他有一个或者多个输入队列和输出队列。
启动视频采集后，驱动程序开始采集一帧数据，把采集的数据放入视频采集输入队列的第一个帧缓冲区，一帧数据采集完成，也就是第一个帧缓冲区存满一帧数据后，驱动程序将该帧缓冲区移至视频采集输出队列，等待应用程序从输出队列取出。驱动程序接下来采集下一帧数据，放入第二个帧缓冲区，同样帧缓冲区存满下一帧数据后，被放入视频采集输出队列。
应用程序从视频采集输出队列中取出含有视频数据的帧缓冲区，处理帧缓冲区中的视频数据，如存储或压缩。
最后，应用程序将处理完数据的帧缓冲区重新放入视频采集输入队列,这样可以循环采集，如图所示。
每一个帧缓冲区都有一个对应的状态标志变量，其中每一个比特代表一个状态
V4L2_BUF_FLAG_UNMAPPED 0B0000
V4L2_BUF_FLAG_MAPPED 0B0001
V4L2_BUF_FLAG_ENQUEUED 0B0010
V4L2_BUF_FLAG_DONE 0B0100
缓冲区的状态转化如图所示。
下面的程序注释的很好，就拿来参考下：
Linux之V4L2基础编程
1. 定义
V4L2(Video For Linux Two) 是内核提供给应用程序访问音、视频驱动的统一接口。
2. 工作流程：
打开设备－> 检查和设置设备属性－> 设置帧格式－> 设置一种输入输出方法（缓冲区管理）－> 循环获取数据－> 关闭设备。
3. 设备的打开和关闭：
#include <fcntl.h>
int open(const char *device_name, int flags);
#include <unistd.h>
int close(int fd);
例如你插上你的usb接口的摄像头，内核将会打印相关的信息，如下:
int fd=open(“/dev/video0”,O_RDWR); // 打开设备
close(fd); // 关闭设备
注意：V4L2 的相关定义包含在头文件<linux/videodev2.h> 中.
4. 查询设备属性： VIDIOC_QUERYCAP
相关函数：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_capability *argp);
相关结构体：
struct v4l2_capability
{
u8 driver[16]; // 驱动名字
u8 card[32]; // 设备名字
u8 bus_info[32]; // 设备在系统中的位置
u32 version; // 驱动版本号
u32 capabilities; // 设备支持的操作
u32 reserved[4]; // 保留字段
};
capabilities 常用值:
V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE // 是否支持图像获取
例：显示设备信息
struct v4l2_capability cap;
ioctl(fd,VIDIOC_QUERYCAP,&cap);
printf(“Driver Name:%s\nCard Name:%s\nBus info:%s\nDriver Version:%u.%u.%u\n”,cap.driver,cap.card,cap.bus_info,(cap.version>>16)&0XFF, (cap.version>>8)&0XFF,cap.version&0XFF);
5. 设置视频的制式和帧格式
制式包括PAL，NTSC，帧的格式个包括宽度和高度等。
相关函数：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_fmtdesc *argp);
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_format *argp);
相关结构体：
v4l2_cropcap 结构体用来设置摄像头的捕捉能力，在捕捉上视频时应先先设置
v4l2_cropcap 的 type 域，再通过 VIDIO_CROPCAP 操作命令获取设备捕捉能力的参数，保存于 v4l2_cropcap 结构体中，包括 bounds（最大捕捉方框的左上角坐标和宽高），defrect (笔记中没有使用)。
（默认捕捉方框的左上角坐标和宽高）等。
v4l2_format 结构体用来设置摄像头的视频制式、帧格式等，在设置这个参数时应先填好 v4l2_format 的各个域，如 type（传输流类型），fmt.pix.width(宽)，
fmt.pix.heigth(高)，fmt.pix.field(采样区域，如隔行采样)，fmt.pix.pixelformat(采
样类型，如 YUV4:2:2)，然后通过 VIDIO_S_FMT 操作命令设置视频捕捉格式。如下图所示：
5.1 查询并显示所有支持的格式：VIDIOC_ENUM_FMT
相关函数：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_fmtdesc *argp);
相关结构体：
struct v4l2_fmtdesc
{
u32 index; // 要查询的格式序号，应用程序设置
enum v4l2_buf_type type; // 帧类型，应用程序设置
u32 flags; // 是否为压缩格式
u8 description[32]; // 格式名称
u32 pixelformat; // 格式
u32 reserved[4]; // 保留
};
例：显示所有支持的格式
struct v4l2_fmtdesc fmtdesc; fmtdesc.index=0; fmtdesc.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; printf("Support format:\n");
while(ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FMT, &fmtdesc) != -1)
{
printf("\t%d.%s\n",fmtdesc.index+1,fmtdesc.description);
fmtdesc.index++;
}
5.2 查看或设置当前格式： VIDIOC_G_FMT, VIDIOC_S_FMT
检查是否支持某种格式：VIDIOC_TRY_FMT
相关函数：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_format *argp);
相关结构体：
struct v4l2_format
{
enum v4l2_buf_type type; // 帧类型，应用程序设置
union fmt
{
struct v4l2_pix_format pix; // 视频设备使用
struct v4l2_window win;
struct v4l2_vbi_format vbi;
struct v4l2_sliced_vbi_format sliced;
u8 raw_data[200];
};
};
struct v4l2_pix_format
{
u32 width; // 帧宽，单位像素
u32 height; // 帧高，单位像素
u32 pixelformat; // 帧格式
enum v4l2_field field;
u32 bytesperline;
u32 sizeimage;
enum v4l2_colorspace colorspace;
u32 priv;
};
例：显示当前帧的相关信息
struct v4l2_format fmt; fmt.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; ioctl(fd, VIDIOC_G_FMT, &fmt);
printf(“Current data format information:\n\twidth:%d\n\theight:%d\n”,
fmt.fmt.pix.width,fmt.fmt.pix.height);
struct v4l2_fmtdesc fmtdesc; fmtdesc.index=0; fmtdesc.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; while(ioctl(fd,VIDIOC_ENUM_FMT,&fmtdesc)!=-1)
{
if(fmtdesc.pixelformat & fmt.fmt.pix.pixelformat)
{
printf(“\tformat:%s\n”,fmtdesc.description);
break;
}
fmtdesc.index++;
}
例：检查是否支持某种帧格式
struct v4l2_format fmt; fmt.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; fmt.fmt.pix.pixelformat=V4L2_PIX_FMT_RGB32; if(ioctl(fd,VIDIOC_TRY_FMT,&fmt)==-1) if(errno==EINVAL)
printf(“not support format RGB32!\n”);
6. 图像的缩放 VIDIOC_CROPCAP（没用）
相关函数：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_cropcap *argp);
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_crop *argp);
int ioctl(int fd, int request, const struct v4l2_crop *argp);
相关结构体：
Cropping 和 scaling 主要指的是图像的取景范围及图片的比例缩放的支持。Crop 就 是把得到的数据作一定的裁剪和伸缩，裁剪可以只取样我们可以得到的图像大小的一部分，剪裁的主要参数是位置、长度、宽度。而 scale 的设置是通过 VIDIOC_G_FMT 和 VIDIOC_S_FMT 来获得和设置当前的 image 的长度，宽度来实现的。看下图
我们可以假设 bounds 是 sensor 最大能捕捉到的图像范围，而 defrect 是设备默认 的最大取样范围，这个可以通过 VIDIOC_CROPCAP 的 ioctl 来获得设备的 crap 相关的属 性 v4l2_cropcap，其中的 bounds 就是这个bounds，其实就是上限。每个设备都有个默 认的取样范围，就是 defrect，就是 default rect 的意思，它比 bounds 要小一些。这个范围也是通过 VIDIOC_CROPCAP 的 ioctl 来获得的 v4l2_cropcap 结构中的 defrect 来表示的，我们可以通过 VIDIOC_G_CROP 和 VIDIOC_S_CROP 来获取和设置设备当前的 crop 设置。
6.1 设置设备捕捉能力的参数
相关函数：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_cropcap *argp);
相关结构体：
struct v4l2_cropcap
{
enum v4l2_buf_type type; // 数据流的类型，应用程序设置
struct v4l2_rect bounds; // 这是 camera 的镜头能捕捉到的窗口大小的局限
struct v4l2_rect defrect; // 定义默认窗口大小，包括起点位置及长,宽的大小，大小以像素为单位
struct v4l2_fract pixelaspect; // 定义了图片的宽高比
};
6.2 设置窗口取景参数 VIDIOC_G_CROP 和 VIDIOC_S_CROP
相关函数：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_crop *argp);
int ioctl(int fd, int request, const struct v4l2_crop *argp);
相关结构体：
struct v4l2_crop
{
enum v4l2_buf_type type;// 应用程序设置
struct v4l2_rect c;
}
7.video Inputs and Outputs（没用）
VIDIOC_G_INPUT 和 VIDIOC_S_INPUT 用来查询和选则当前的 input，一个 video 设备 节点可能对应多个视频源，比如 saf7113 可以最多支持四路 cvbs 输入，如果上层想在四个cvbs视频输入间切换，那么就要调用ioctl(fd, VIDIOC_S_INPUT, &input) 来切换。
VIDIOC_G_INPUT and VIDIOC_G_OUTPUT 返回当前的 video input和output的index.
相关函数：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_input *argp);
相关结构体：
struct v4l2_input {
__u32 index; /* Which input */
__u8 name[32]; /* Label */
__u32 type; /* Type of input */
__u32 audioset; /* Associated audios (bitfield) */
__u32 tuner; /* Associated tuner */
v4l2_std_id std;
__u32 status;
__u32 reserved[4];
};
我们可以通过VIDIOC_ENUMINPUT and VIDIOC_ENUMOUTPUT 分别列举一个input或者 output的信息，我们使用一个v4l2_input结构体来存放查询结果，这个结构体中有一个 index域用来指定你索要查询的是第几个input/ouput,如果你所查询的这个input是当前正 在使用的，那么在v4l2_input还会包含一些当前的状态信息，如果所 查询的input/output 不存在，那么回返回EINVAL错误，所以，我们通过循环查找，直到返回错误来遍历所有的 input/output. VIDIOC_G_INPUT and VIDIOC_G_OUTPUT 返回当前的video input和output 的index.
例： 列举当前输入视频所支持的视频格式
struct v4l2_input input;
struct v4l2_standard standard;
memset (&input, 0, sizeof (input));
//首先获得当前输入的 index,注意只是 index，要获得具体的信息，就的调用列举操作
if (-1 == ioctl (fd, VIDIOC_G_INPUT, &input.index)) {
perror (”VIDIOC_G_INPUT”);
exit (EXIT_FAILURE);
}
//调用列举操作，获得 input.index 对应的输入的具体信息
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;
//列举所有的所支持的 standard，如果 standard.id 与当前 input 的 input.std 有共同的
bit flag，意味着当前的输入支持这个 standard,这样将所有驱动所支持的 standard 列举一个
遍，就可以找到该输入所支持的所有 standard 了。
while (0 == ioctl (fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard)) {
if (standard.id & input.std)
printf (”%s\n”, standard.name);
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);
}
8. Video standards（没用）
相关函数：
v4l2_std_id std_id; //这个就是个64bit得数
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_standard *argp);
相关结构体：
typedef u64 v4l2_std_id;
struct v4l2_standard {
u32 index;
v4l2_std_id id;
u8 name[24];
struct v4l2_fract frameperiod; /* Frames, not fields */
u32 framelines;
u32 reserved[4];
};
当然世界上现在有多个视频标准，如NTSC和PAL，他们又细分为好多种，那么我们的设 备输入/输出究竟支持什么样的标准呢？我们的当前在使用的输入和输出正在使用的是哪 个标准呢？我们怎么设置我们的某个输入输出使用的标准呢？这都是有方法的。
查询我们的输入支持什么标准，首先就得找到当前的这个输入的index，然后查出它的 属性，在其属性里面可以得到该输入所支持的标准，将它所支持的各个标准与所有的标准的信息进行比较，就可以获知所支持的各个标准的属性。一个输入所支持的标准应该是一 个集合，而这个集合是用bit与的方式用一个64位数字表示。因此我们所查到的是一个数字。
Example： Information about the current video standard v4l2_std_id std_id; //这个就是个64bit得数
struct v4l2_standard standard;
// VIDIOC_G_STD就是获得当前输入使用的standard，不过这里只是得到了该标准的id
// 即flag，还没有得到其具体的属性信息，具体的属性信息要通过列举操作来得到。
if (-1 == ioctl (fd, VIDIOC_G_STD, &std_id)) { //获得了当前输入使用的standard
// Note when VIDIOC_ENUMSTD always returns EINVAL this is no video device
// or it falls under the USB exception, and VIDIOC_G_STD returning EINVAL
// is no error.
perror (”VIDIOC_G_STD”);
exit (EXIT_FAILURE);
}
memset (&standard, 0, sizeof (standard));
standard.index = 0; //从第一个开始列举
// VIDIOC_ENUMSTD用来列举所支持的所有的video标准的信息，不过要先给standard
// 结构的index域制定一个数值，所列举的标 准的信息属性包含在standard里面，
// 如果我们所列举的标准和std_id有共同的bit，那么就意味着这个标准就是当前输
// 入所使用的标准，这样我们就得到了当前输入使用的标准的属性信息
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);
}
9. 申请和管理缓冲区（使用 重点）
应用程序和设备有三种交换数据的方法，直接 read/write、内存映射(memory mapping)
和用户指针。这里只讨论内存映射(memory mapping)。
9.1 向设备申请缓冲区 VIDIOC_REQBUFS
相关函数：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_requestbuffers *argp);
相关结构体：
struct v4l2_requestbuffers
{
u32 count; // 缓冲区内缓冲帧的数目
enum v4l2_buf_type type; // 缓冲帧数据格式
enum v4l2_memory memory; // 区别是内存映射还是用户指针方式
u32 reserved[2];
};
注：enum v4l2_memoy
{
V4L2_MEMORY_MMAP, V4L2_MEMORY_USERPTR
};
//count,type,memory 都要应用程序设置
例：申请一个拥有四个缓冲帧的缓冲区
struct v4l2_requestbuffers req;
req.count=4; req.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
req.memory=V4L2_MEMORY_MMAP;
ioctl(fd,VIDIOC_REQBUFS,&req);
9.2 获取缓冲帧的地址，长度：VIDIOC_QUERYBUF
相关函数：
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_buffer *argp);
相关结构体：
struct v4l2_buffer
{
u32 index; //buffer 序号
enum v4l2_buf_type type; //buffer 类型
u32 byteused; //buffer 中已使用的字节数
u32 flags; // 区分是MMAP 还是USERPTR
enum v4l2_field field;
struct timeval timestamp; // 获取第一个字节时的系统时间
struct v4l2_timecode timecode;
u32 sequence; // 队列中的序号
enum v4l2_memory memory; //IO 方式，被应用程序设置
union m
{
u32 offset; // 缓冲帧地址，只对MMAP 有效
unsigned long userptr;
};
u32 length; // 缓冲帧长度
u32 input;
u32 reserved;
};
9.3 内存映射MMAP 及定义一个结构体来映射每个缓冲帧。 相关结构体：
struct buffer
{
void* start;
unsigned int length;
}*buffers;
相关函数：
#include <sys/mman.h>
void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset)
//addr 映射起始地址，一般为NULL ，让内核自动选择
//length 被映射内存块的长度
//prot 标志映射后能否被读写，其值为PROT_EXEC,PROT_READ,PROT_WRITE, PROT_NONE
//flags 确定此内存映射能否被其他进程共享，MAP_SHARED,MAP_PRIVATE
//fd,offset, 确定被映射的内存地址返回成功映射后的地址，不成功返回MAP_FAILED ((void*)-1)
相关函数：
int munmap(void *addr, size_t length);// 断开映射
//addr 为映射后的地址，length 为映射后的内存长度
例：将四个已申请到的缓冲帧映射到应用程序，用buffers 指针记录。
buffers = (buffer*)calloc (req.count, sizeof (*buffers));
if (!buffers) {
// 映射
fprintf (stderr, "Out of memory/n");
exit (EXIT_FAILURE);
}
for (unsigned int n_buffers = 0; n_buffers < req.count; ++n_buffers)
{
struct v4l2_buffer buf;
memset(&buf,0,sizeof(buf));
buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
buf.index = n_buffers;
// 查询序号为n_buffers 的缓冲区，得到其起始物理地址和大小
if (-1 == ioctl (fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf))
exit(-1);
buffers[n_buffers].length = buf.length;
// 映射内存
buffers[n_buffers].start =mmap (NULL,buf.length,PROT_READ | PROT_WRITE ,MAP_SHARED,fd, buf.m.offset);
if (MAP_FAILED == buffers[n_buffers].start)
exit(-1);
}
10. 缓冲区处理好之后，就可以开始获取数据了
10.1 启动 或 停止数据流 VIDIOC_STREAMON， VIDIOC_STREAMOFF
int ioctl(int fd, int request, const int *argp);
//argp 为流类型指针，如V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE.
10.2 在开始之前，还应当把缓冲帧放入缓冲队列：
VIDIOC_QBUF// 把帧放入队列
VIDIOC_DQBUF// 从队列中取出帧
int ioctl(int fd, int request, struct v4l2_buffer *argp);
例：把四个缓冲帧放入队列，并启动数据流
unsigned int i;
enum v4l2_buf_type type;
for (i = 0; i < 4; ++i) // 将缓冲帧放入队列
{
struct v4l2_buffer buf;
buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
buf.index = i;
ioctl (fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
}
type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
ioctl (fd, VIDIOC_STREAMON, &type);
// 这有个问题，这些buf 看起来和前面申请的buf 没什么关系，为什么呢?
例：获取一帧并处理 ? 好像这里有问题
//这里的buf 确实与上面的没有关系， 但是下面的捕捉图片数据可以成功，
//说明缓冲的数据没有进入队列也可以读出来。 但是我觉得上面操作的是同一个文件描述
//符，说明其实还是将缓冲区的数据放进的队列中
struct v4l2_buffer buf; CLEAR (buf);
buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
ioctl (fd, VIDIOC_DQBUF, &buf); // 从缓冲区取出一个缓冲帧
process_image (buffers[buf.index.]start); //
ioctl (fdVIDIOC_QBUF&buf); //
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1.video4linux基础相关
1.1 v4l的介绍与一些基础知识的介绍
I.首先说明一下video4linux(v4l)。
它是一些视频系统，视频软件，音频软件的基础，经常使用在需要采集图像的场合，如视频监控，webcam,可视电话，经常应用在embedded linux中是linux嵌入式开发中经常使用的系统接口。它是linux内核提供给用户空间的编程接口，各种的视频和音频设备开发相应的驱动程序后，就可以通过v4l提供的系统API来控制视频和音频设备，也就是说v4l分为两层，底层为音视频设备在内核中的驱动，上层为系统提供的API，而对于我们来说需要的就是使用这些系统的API。
II.Linux系统中的文件操作
有关Linux系统中的文件操作不属于本文的内容。但是还是要了解相关系统调用的作用和使用方法。其中包括open()，read()，close()，ioctl()，mmap()。详细的使用不作说明。在Linux系统中各种设备（当然包括视频设备）也都是用文件的形式来使用的。他们存在与dev目录下，所以本质上说，在Linux中各种外设的使用（如果它们已经正确的被驱动），与文件操作本质上是没有什么区别的。
1.2 建立一套简单的v4l函数库
这一节将一边介绍v4l的使用方法，一边建立一套简单的函数，应该说是一套很基本的函数，它完成很基本的够能但足够展示如何使用v4l。这些函数可以用来被其他程序使用，封装基本的v4l功能。本文只介绍一些和摄像头相关的编程方法，并且是最基础和最简单的，所以一些内容并没有介绍，一些与其他视频设备（如视频采集卡）和音频设备有关的内容也没有介绍，本人也不是很理解这方面的内容。
这里先给出接下来将要开发出来函数的一个总览。
相关结构体和函数的定义我们就放到一个名为v4l.h的文件中，相关函数的编写就放在一个名为v4l.c的文件中把。
对于这个函数库共有如下的定义（也就是大体v4l.h中的内容）：
#ifndef _V4L_H_
#define _V4L_H_
#include <sys/types.h>
#include <linux/videodev.h> //使用v4l必须包含的头文件
这个头文件可以在/usr/include/linux下找到，里面包含了对v4l各种结构的定义，以及各种ioctl的使用方法，所以在下文中有关v4l的相关结构体并不做详细的介绍，可以参看此文件就会得到你想要的内容。
下面是定义的结构体，和相关函数，突然给出这么多的代码很唐突，不过随着一点点解释条理就会很清晰了。
struct _v4l_struct
{
int fd;//保存打开视频文件的设备描述符
struct video_capability capability;//该结构及下面的结构为v4l所定义可在上述头文件中找到
struct video_picture picture;
struct video_mmap mmap;
struct video_mbuf mbuf;
unsigned char *map;//用于指向图像数据的指针
int frame_current;
int frame_using[VIDEO_MAXFRAME];//这两个变量用于双缓冲在后面介绍。
};
typedef struct _v4l_struct v4l_device;
//上面的定义的结构体，有的文中章有定义channel的变量，但对于摄像头来说设置这个变量意义不大通常只有一个channel，本文不是为了写出一个大而全且成熟的函数库，只是为了介绍如何使用v4l，再加上本人水平也有限，能够给读者一个路线我就很知足了,所以并没有设置这个变量同时与channel相关的函数也没有给出。
extern int v4l_open(char *, v4l_device *);
extern int v4l_close(v4l_device *);
extern int v4l_get_capability(v4l_device *);
extern int v4l_get_picture(v4l_device *);
extern int v4l_get_mbuf(v4l_device *);
extern int v4l_set_picture(v4l_device *, int, int, int, int, int,);
extern int v4l_grab_picture(v4l_device *, unsigned int);
extern int v4l_mmap_init(v4l_device *);
extern int v4l_grab_init(v4l_device *, int, int);
extern int v4l_grab_frame(v4l_device *, int);
extern int v4l_grab_sync(v4l_device *);
上述函数会在下文中逐渐完成，功能也会逐渐介绍，虽然现在看起来没什么感觉只能从函数名上依稀体会它的功能，或许看起来很烦，不过看完下文就会好了。
前面已经说过使用v4l视频编程的流程和对文件操作并没有什么本质的不同，大概的流程如下：
1.打开视频设备(通常是/dev/video0)
2.获得设备信息。
3.根据需要更改设备的相关设置。
4.获得采集到的图像数据（在这里v4l提供了两种方式，直接通过打开的设备读取数据，使用mmap内存映射的方式获取数据）。
5.对采集到的数据进行操作（如显示到屏幕，图像处理，存储成图片文件）。
6.关闭视频设备。
知道了流程之后，我们就需要根据流程完成相应的函数。
那么我们首先完成第1步打开视频设备，需要完成int v4l_open(char *, v4l_device *);
具体的函数如下
#define DEFAULT_DEVICE “/dev/video0”
int v4l_open(char *dev , v4l_device *vd)
{
if(!dev)dev= DEFAULT_DEVICE;
if((vd-fd=open(dev,O_RDWR))<0){perror(“v4l_open:”);return -1;}
if(v4l_get_capability(vd))return -1;
if(v4l_get_picture(vd))return -1;//这两个函数就是即将要完成的获取设备信息的函数
return 0
}
同样对于第6步也十分简单，就是int v4l_close(v4l_device *);的作用。
函数如下：
int v4l_close(v4l_device *vd)
{close(vd->fd);return 0;}
现在我们完成第2步中获得设备信息的任务，下面先给出函数在对函数作出相应的说明。
int v4l_get_capability(v4l_device *vd)
{
if (ioctl(vd->fd, VIDIOCGCAP, &(vd->capability)) < 0) {
perror("v4l_get_capability:");
return -1;
}
return 0;
}
int v4l_get_picture(v4l_device *vd)
{
if (ioctl(vd->fd, VIDIOCGPICT, &(vd->picture)) < 0) {
perror("v4l_get_picture:");
return -1;
}
return 0;
}
对于以上两个函数我们不熟悉的地方可有vd->capability和vd->picture两个结构体，和这两个函数中最主要的语句ioctl。对于ioctl的行为它是由驱动程序提供和定义的，在这里当然是由v4l所定义的，其中宏VIDIOCGCAP和VIDIOCGPICT的分别表示获得视频设备的capability和picture。对于其他的宏功能定义可以在你的Linux系统中的/usr/include/linux/videodev.h中找到，这个头文件也包含了capability和picture的定义。例如：
struct video_capability
{
char name[32];
int type;
int channels;
int audios;
int maxwidth;
int maxheight;
int minwidth;
int minheight;
};capability结构它包括了视频设备的名称，频道数，音频设备数，支持的最大最小宽度和高度等信息。
struct video_picture
{
__u16 brightness;
__u16 hue;
__u16 colour;
__u16 contrast;
__u16whiteness;
__u16 depth;
__u16 palette;
}picture结构包括了亮度，对比度，色深，调色板等等信息。头文件里还列出了palette相关的值，这里并没有给出。
了解了以上也就了解了这两个简单函数的作用，现在我们已经获取到了相关视频设备的capabilty和picture属性。
这里直接给出另外一个函数
int v4l_get_mbuf(v4l_device *vd)
{
if (ioctl(vd->fd, VIDIOCGMBUF ,&(vd->mbuf)) < 0) {
perror("v4l_get_mbuf:");
return -1;
}
return 0;
}
int v4l_get_mbuf(v4l_device *vd)
{
if (ioctl(vd->fd, VIDIOCGMBUF ,&(vd->mbuf)) < 0) {
perror("v4l_get_mbuf:");
return -1;
}
return 0;
}
对于结构体video_mbuf在v4l中的定义如下，video_mbuf结构体是为了服务使用mmap内存映射来获取图像的方法而设置的结构体，通过这个结构体可以获得摄像头设备存储图像的内存大小。具体的定义如下，各变量的使用也会在下文详细说明。
struct video_mbuf
{
int size; 可映射的摄像头内存大小
intframes; 摄像头可同时存储的帧数
int offsets[VIDEO_MAX_FRAME];每一帧图像的偏移量
};
下面完成第3步按照需要更改设备的相应设置，事实上可以更改的设置很多，本文以更改picture属性为例说明更改属性的一般方法。
那么我们就完成extern int v4l_set_picture(v4l_device *, int, int, int, int, int,);这个函数吧
int v4l_set_picture(v4l_device *vd,int br,int hue,int col,int cont,int white)
{
if(br) vd->picture.brightnesss=br;
if(hue) vd->picture.hue=hue;
if(col) vd->picture.color=col;
if(cont) vd->picture.contrast=cont;
if(white) vd->picture.whiteness=white;
if(ioctl(vd->fd,VIDIOCSPICT,&(vd->picture))<0)
{perror("v4l_set_picture: ");return -1;}
return 0;
}
int v4l_get_mbuf(v4l_device *vd)
{
if (ioctl(vd->fd, VIDIOCGMBUF ,&(vd->mbuf)) < 0) {
perror("v4l_get_mbuf:");
return -1;
}
return 0;
}
对于结构体video_mbuf在v4l中的定义如下，video_mbuf结构体是为了服务使用mmap内存映射来获取图像的方法而设置的结构体，通过这个结构体可以获得摄像头设备存储图像的内存大小。具体的定义如下，各变量的使用也会在下文详细说明。
struct video_mbuf
{
int size; 可映射的摄像头内存大小
int frames; 摄像头可同时存储的帧数
int offsets[VIDEO_MAX_FRAME];每一帧图像的偏移量
};
下面完成第3步按照需要更改设备的相应设置，事实上可以更改的设置很多，本文以更改picture属性为例说明更改属性的一般方法。
那么我们就完成extern int v4l_set_picture(v4l_device *, int, int, int, int, int,);这个函数吧
int v4l_set_picture(v4l_device *vd,int br,int hue,int col,int cont,int white)
{
if(br) vd->picture.brightnesss=br;
if(hue) vd->picture.hue=hue;
if(col) vd->picture.color=col;
if(cont) vd->picture.contrast=cont;
if(white) vd->picture.whiteness=white;
if(ioctl(vd->fd,VIDIOCSPICT,&(vd->picture))<0)
{perror("v4l_set_picture: ");return -1;}
return 0;
}
上述函数就是更改picture相关属性的例子，其核心还是v4l给我们提供的ioctl的相关调用，通过这个函数可以修改如亮度，对比度等相关的值。