USB摄像头驱动2

uvc_driver.c

   usb_register(&uvc_driver.driver)

   uvc_probe

->uvc_register_chains

   ->uvc_register_terms

->uvc_register_video

  ->vdev = video_device_alloc()

->vdev->v4l2_dev = &dev->vdev;

->vdev->fops = &uvc_fops;

->vdev->release = uvc_release;

->video_register_device(vdev, VFL_TYPE_GRABBER, -1);

->__video_register_device(vdev, type, nr, 1, vdev->fops->owner)

下面这个程序很重要：

uvc_v4l2.c    //基本上是一些状态设置。

  ->uvc_v4l2_open     //当应用程序调用open函数，就会进入驱动程序的该函数

  ->uvc_v4l2_relese   //当应用程序调用

  ->uvc_v4l2_do_ioctl //当应用程序调用ioctl函数就会调用该函数，程序会通过case：中的不同命令调用不同函数

  ->uvc_v4l2_ioctl    //当应用程序调用就会将应用态参数传递到内核态，然后调用上一个函数。

五、写一个USB摄像头驱动程序

1.构造一个usb_driver

2.设置

   probe:

        2.1. 分配video_device:video_device_alloc

        2.2. 设置

           .fops

           .ioctl_ops (里面需要设置11项)

           如果要用内核提供的缓冲区操作函数，还需要构造一个videobuf_queue_ops

        2.3. 注册: video_register_device      

  id_table: 表示支持哪些USB设备      

3.注册： usb_register

UVC: USB Video Class

UVC驱动：drivers\media\video\uvc\

uvc_driver.c分析:

1. usb_register(&uvc_driver.driver);

2. uvc_probe

        uvc_register_video

            vdev = video_device_alloc();

            vdev->fops = &uvc_fops;

            video_register_device

在www.usb.org下载 uvc specification,

UVC 1.5 Class specification.pdf : 有详细描述

USB_Video_Example 1.5.pdf    : 有示例

通过VideoControl Interface来控制，

通过VideoStreaming Interface来读视频数据，

VC里含有多个Unit/Terminal等功能模块，可以通过访问这些模块进行控制，比如调亮度

分析UVC驱动调用过程：

const struct v4l2_file_operations uvc_fops = {

.owner = THIS_MODULE,

.open = uvc_v4l2_open,

.release = uvc_v4l2_release,

.ioctl = uvc_v4l2_ioctl,

.read = uvc_v4l2_read,

.mmap = uvc_v4l2_mmap,

.poll = uvc_v4l2_poll,

};

1. open:

        uvc_v4l2_open

2. VIDIOC_QUERYCAP   // video->streaming->type 应该是在设备被枚举时分析描述符时设置的

if (video->streaming->type == V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE)

cap->capabilities = V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE

 | V4L2_CAP_STREAMING;

else

cap->capabilities = V4L2_CAP_VIDEO_OUTPUT

 | V4L2_CAP_STREAMING;

3. VIDIOC_ENUM_FMT // format数组应是在设备被枚举时设置的

        format = &video->streaming->format[fmt->index];

4. VIDIOC_G_FMT

        uvc_v4l2_get_format  // USB摄像头支持多种格式fromat, 每种格式下有多种frame(比如分辨率)

            struct uvc_format *format = video->streaming->cur_format;

            struct uvc_frame *frame = video->streaming->cur_frame;

5. VIDIOC_TRY_FMT

        uvc_v4l2_try_format

6. VIDIOC_S_FMT  // 只是把参数保存起来，还没有发给USB摄像头

        uvc_v4l2_set_format

            uvc_v4l2_try_format

        video->streaming->cur_format = format;

        video->streaming->cur_frame = frame;

7. VIDIOC_REQBUFS

        uvc_alloc_buffers

            for (; nbuffers > 0; --nbuffers) {

        mem = vmalloc_32(nbuffers * bufsize);

        if (mem != NULL)

        break;

        }

8. VIDIOC_QUERYBUF

        uvc_query_buffer

            __uvc_query_buffer

                memcpy(v4l2_buf, &buf->buf, sizeof *v4l2_buf);  // 复制参数

9. mmap

        uvc_v4l2_mmap

10. VIDIOC_QBUF

        uvc_queue_buffer

        list_add_tail(&buf->stream, &queue->mainqueue);

        list_add_tail(&buf->queue, &queue->irqqueue);

11. VIDIOC_STREAMON

        uvc_video_enable(video, 1)  // 把所设置的参数发给硬件,然后启动摄像头

            uvc_commit_video

                uvc_set_video_ctrl  

                    ret = __uvc_query_ctrl(video->dev , SET_CUR, 0,

                    video->streaming->intfnum  ,

                    probe ? VS_PROBE_CONTROL : VS_COMMIT_CONTROL, data, size,

                    uvc_timeout_param);

            uvc_init_video(video, GFP_KERNEL);

                    uvc_init_video_isoc / uvc_init_video_bulk

                        urb->complete = uvc_video_complete; (收到数据后此函数被调用,它又调用video->decode(urb, video, buf); ==> uvc_video_decode_isoc/uvc_video_encode_bulk => uvc_queue_next_buffer => wake_up(&buf->wait);)

                    usb_submit_urb                    

12. poll

        uvc_v4l2_poll            

            uvc_queue_poll

                poll_wait(file, &buf->wait, wait);  // 休眠等待有数据

13. VIDIOC_DQBUF

        uvc_dequeue_buffer

        list_del(&buf->stream);

14. VIDIOC_STREAMOFF            

        uvc_video_enable(video, 0);

    usb_kill_urb(urb);

    usb_free_urb(urb);

分析设置亮度过程：

ioctl: VIDIOC_S_CTRL

            uvc_ctrl_set

            uvc_ctrl_commit

                __uvc_ctrl_commit(video, 0);

                    uvc_ctrl_commit_entity(video->dev, entity, rollback);

                ret = uvc_query_ctrl(dev  , SET_CUR, ctrl->entity->id  ,

                dev->intfnum , ctrl->info->selector,

                uvc_ctrl_data(ctrl, UVC_CTRL_DATA_CURRENT),

                ctrl->info->size);

总结：

1. UVC设备有2个interface: VideoControl Interface, VideoStreaming Interface

2. VideoControl Interface用于控制，比如设置亮度。它内部有多个Unit/Terminal(在程序里Unit/Terminal都称为entity)

   可以通过类似的函数来访问：

                ret = uvc_query_ctrl(dev  , SET_CUR, ctrl->entity->id  ,

                dev->intfnum , ctrl->info->selector,

                uvc_ctrl_data(ctrl, UVC_CTRL_DATA_CURRENT),

                ctrl->info->size);

3. VideoStreaming Interface用于获得视频数据，也可以用来选择fromat/frame(VS可能有多种format, 一个format支持多种frame， frame用来表示分辨率等信息)

   可以通过类似的函数来访问：

                    ret = __uvc_query_ctrl(video->dev , SET_CUR, 0,

                    video->streaming->intfnum  ,

                    probe ? VS_PROBE_CONTROL : VS_COMMIT_CONTROL, data, size,

                    uvc_timeout_param);

4. 我们在设置FORMAT时只是简单的使用video->streaming->format[fmt->index]等数据，

   这些数据哪来的？

   应是设备被枚举时设置的，也就是分析它的描述符时设置的。

5. UVC驱动的重点在于：

   描述符的分析

   属性的控制: 通过VideoControl Interface来设置

   格式的选择：通过VideoStreaming Interface来设置

   数据的获得：通过VideoStreaming Interface的URB来获得

Class-specific VC Interface Descriptor

e:\kernel_projects\linux-3.4.2\linux-3.4.2\include\linux\usb\Video.h

#define DECLARE_UVC_HEADER_DESCRIPTOR(n) \

struct UVC_HEADER_DESCRIPTOR(n) { \

__u8  bLength; \

__u8  bDescriptorType; \

__u8  bDescriptorSubType; \

__u16 bcdUVC; \

__u16 wTotalLength; \

__u32 dwClockFrequency; \

__u8  bInCollection; \

__u8  baInterfaceNr[n]; \

} __attribute__ ((packed))