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@@ -142,6 +142,211 @@ APP操作buffer的示意图如下
#### 1.3.2 三类操作结构体
V4L2中使用vb2_queue来管理缓冲区里面有3个操作结构体
![image-20230816154549808](pic/30_vb2_queue_ops.png)
这3个操作结构体的作用为
* `const struct vb2_ops *ops`:驱动相关的回调函数,通过下面几个宏来调用
![image-20230816184848876](pic/32_call_vbs_ops.png)
* `const struct vb2_mem_ops *mem_ops`:分配内存用的回调函数
* `const struct vb2_buf_ops *buf_ops`在用户空间、内核空间之间传递buffer信息
#### 1.3.3 vb2_ops
`struct vb2_ops`示例如下:
![image-20230816171236918](pic/31_vbs_ops_example.png)
原型如下:
```c
struct vb2_ops {
int (*queue_setup)(struct vb2_queue *q,
unsigned int *num_buffers, unsigned int *num_planes,
unsigned int sizes[], struct device *alloc_devs[]);
void (*wait_prepare)(struct vb2_queue *q);
void (*wait_finish)(struct vb2_queue *q);
int (*buf_init)(struct vb2_buffer *vb);
int (*buf_prepare)(struct vb2_buffer *vb);
void (*buf_finish)(struct vb2_buffer *vb);
void (*buf_cleanup)(struct vb2_buffer *vb);
int (*start_streaming)(struct vb2_queue *q, unsigned int count);
void (*stop_streaming)(struct vb2_queue *q);
void (*buf_queue)(struct vb2_buffer *vb);
};
```
各成员的作用为:
| vb2_ops结构体成员 | 作用 |
| ----------------- | ------------------------------------------------------------ |
| queue_setup | APP调用ioctl VIDIOC_REQBUFS或VIDIOC_CREATE_BUFS时<br />驱动程序在分配内存之前,会调用此函数。<br />作用:通过它来询问驱动程序"你需要多少个buffer每个buffer需要多少个plane"<br />这个函数被调用2次第1次用来表明驱动程序对buffer的需求但是不一定能全部分配这些buffer当分配出buffer后再调用第2次以验证"这些buffer是否足够"。 |
| wait_prepare | 释放驱动自己的互斥锁 |
| wait_finish | 申请驱动自己的互斥锁 |
| buf_init | 分配vb2_buffer及它内部存储数据的buffer后使用buf_init进行驱动相关的初始化 |
| buf_prepare | APP调用ioctl VIDIOC_QBUF或VIDIOC_PREPARE_BUF时驱动程序会在执行硬件操作前调用此函数进行必要的初始化。 |
| buf_finish | APP调用ioctl VIDIOC_DQBUF后在驱动程序返回用户空间之前会调用此函数可以在这个函数里修改buffer。或者驱动程序内部停止或暂停streaming时也会调用此函数。 |
| buf_cleanup | 在buffer被释放前调用驱动程序在这个函数里执行额外的清除工作。 |
| start_streaming | 驱动相关的"启动streaming"函数 |
| stop_streaming | 驱动相关的"停止streaming"函数 |
| buf_queue | 把buffer传送给驱动驱动获得数据、填充好buffer后会调用vb2_buffer_done函数返还buffer。 |
#### 1.3.4 vb2_mem_ops
`struct vb2_mem_ops`示例如下:
![image-20230817162952015](pic/33_vb2_mem_ops_example.png)
原型如下:
```c
struct vb2_mem_ops {
void *(*alloc)(struct device *dev, unsigned long attrs,
unsigned long size,
enum dma_data_direction dma_dir,
gfp_t gfp_flags);
void (*put)(void *buf_priv);
struct dma_buf *(*get_dmabuf)(void *buf_priv, unsigned long flags);
void *(*get_userptr)(struct device *dev, unsigned long vaddr,
unsigned long size,
enum dma_data_direction dma_dir);
void (*put_userptr)(void *buf_priv);
void (*prepare)(void *buf_priv);
void (*finish)(void *buf_priv);
void *(*attach_dmabuf)(struct device *dev,
struct dma_buf *dbuf,
unsigned long size,
enum dma_data_direction dma_dir);
void (*detach_dmabuf)(void *buf_priv);
int (*map_dmabuf)(void *buf_priv);
void (*unmap_dmabuf)(void *buf_priv);
void *(*vaddr)(void *buf_priv);
void *(*cookie)(void *buf_priv);
unsigned int (*num_users)(void *buf_priv);
int (*mmap)(void *buf_priv, struct vm_area_struct *vma);
};
```
各成员的作用为:
| vb2_mem_ops结构体成员 | 作用 |
| --------------------- | ------------------------------------------------------------ |
| alloc | 分配真正用于存储视频数据的buffer可能还分配私有数据 |
| put | 通知分配器这块buffer不再使用了。通常会释放内存。 |
| get_dmabuf | 申请驱动自己的互斥锁 |
| get_userptr | 如果存储视频数据的buffer是userptr由APP提供那么APP调用ioctl VIDIOC_QBUF时需要传入APP的buffer指针。驱动程序内部通过此函数把用户空间的buffer映射到内核空间。 |
| put_userptr | 通知分配器这块USERPTR缓冲区不再使用 |
| attach_dmabuf | 如果存储视频数据的buffer是DMA Buf那么在把这个buffer放入队列前会调用此函数记录这个DMA Buf。 |
| detach_dmabuf | 不再使用这个DMA Buf时做些清理工作比如在attach_dmabuf里分配了数据就在这里释放掉 |
| map_dmabuf | 把DMA Buf映射到内核空间 |
| unmap_dmabuf | map_dmabuf的反操作 |
| prepare | 每当buffer被从用户空间传递到驱动时此函数被调用可以用来做某些同步操作。可选。 |
| finish | 每当buffer被从驱动传递到用户空间时此函数被调用可以用来做某些同步操作。可选。 |
| vaddr | 返回这块内存的内核空间地址 |
| cookie | 没什么用 |
| num_users | 返回这块内存的引用计数 |
| mmap | 把这块内存,映射到用户空间 |
#### 1.3.5 vb2_buf_ops
`struct vb2_buf_ops`示例如下:
![image-20230818151510055](pic/34_vb2_buf_ops_example.png)
原型如下:
```c
struct vb2_buf_ops {
int (*verify_planes_array)(struct vb2_buffer *vb, const void *pb);
void (*fill_user_buffer)(struct vb2_buffer *vb, void *pb);
int (*fill_vb2_buffer)(struct vb2_buffer *vb, const void *pb,
struct vb2_plane *planes);
void (*copy_timestamp)(struct vb2_buffer *vb, const void *pb);
};
```
各成员的作用为:
| vb2_buf_ops结构体成员 | 作用 |
| --------------------- | ------------------------------------------------------------ |
| verify_planes_array | APP调用ioctl VIDIOC_DQBUF时在驱动内部会调用此函数用来验证这个buffer含有足够多的plane。 |
| fill_user_buffer | 使用驱动的vb2_buffer结构体来填充一个v4l2_buffer结构体用来给用户空间提供更多信息。APP调用ioctl VIDIOC_QUERYBUF、VIDIOC_PREPARE_BUF、VIDIOC_QBUF、VIDIOC_DQBUF时都会传入一个v4l2_buffer结构体。 |
| fill_vb2_buffer | APP调用ioctl VIDIOC_QBUF时传入一个v4l2_buffer结构体驱动里会用它来填充vb2_buffer结构体。 |
| copy_timestamp | APP调用ioctl VIDIOC_QBUF时传入一个v4l2_buffer结构体用户程序可以在它的timestamp里记下时间。驱动程序可以调用此函数把timestamp写入vb2_buffer.timestamp里。 |
```c
APP ioctl VIDIOC_PREPARE_BUF
------------------------------
v4l2_ioctl_ops.vidioc_prepare_buf
vb2_ioctl_prepare_buf
vb2_prepare_buf(vdev->queue, p);
vb2_core_prepare_buf(q, b->index, b);
ret = __buf_prepare(vb, pb);
ret = __qbuf_mmap(vb, pb);
if (pb)
ret = call_bufop(vb->vb2_queue, fill_vb2_buffer,
vb, pb, vb->planes);
__fill_vb2_buffer
return ret ? ret : call_vb_qop(vb, buf_prepare, vb);
/* Fill buffer information for the userspace */
call_void_bufop(q, fill_user_buffer, vb, pb);
__fill_v4l2_buffer
vb2_core_dqbuf
ret = __vb2_get_done_vb(q, &vb, pb, nonblocking);
ret = __vb2_wait_for_done_vb(q, nonblocking);
call_void_qop(q, wait_prepare, q);
wait_event_interruptible
call_void_qop(q, wait_finish, q);
*vb = list_first_entry(&q->done_list, struct vb2_buffer, done_entry);
if (pb)
ret = call_bufop(q, verify_planes_array, *vb, pb);
__verify_planes_array_core
__verify_planes_array(vb, pb);
if (!ret)
list_del(&(*vb)->done_entry);
call_void_vb_qop(vb, buf_finish, vb);
/* go back to dequeued state */
__vb2_dqbuf(vb);
call_void_memop(vb, unmap_dmabuf, vb->planes[i].mem_priv);
vb2_vmalloc_unmap_dmabuf
dma_buf_vunmap(buf->dbuf, buf->vaddr);
vb2_core_qbuf
if (pb)
call_void_bufop(q, copy_timestamp, vb, pb);
__copy_timestamp
vb->timestamp = timeval_to_ns(&b->timestamp);
```
## 2. 从0编写一个虚拟的摄像头驱动

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@@ -231,10 +231,18 @@ V4L2 capture overlay
参考资料:
* https://www.linuxtv.org/downloads/v4l-dvb-apis-new/
* https://www.linuxtv.org/downloads/v4l-dvb-apis-old/vidioc-create-bufs.html
* https://www.linuxtv.org/downloads/v4l-dvb-apis-old/buffer.html#v4l2-memory
* 3种bufferhttps://www.linuxtv.org/downloads/v4l-dvb-apis-old/index.html
* https://www.linuxtv.org/downloads/v4l-dvb-apis-old/buffer.html#v4l2-memory
* https://www.linuxtv.org/downloads/v4l-dvb-apis-old/mmap.html
* https://www.linuxtv.org/downloads/v4l-dvb-apis-old/userp.html
* https://www.linuxtv.org/downloads/v4l-dvb-apis-old/dmabuf.html
* https://www.linuxtv.org/downloads/v4l-dvb-apis-old/vidioc-expbuf.html
* 基于Streaming I/O的V4L2设备使用 https://blog.csdn.net/coroutines/article/details/70141086
* https://www.linuxtv.org/downloads/v4l-dvb-apis-old/mmap.html
* V4l2应用框架-Videobuf2数据结构 https://blog.csdn.net/weixin_42581177/article/details/126582465
* user ptrhttps://github.com/h4tr3d/v4l2-capture-complex/blob/master/main.cpp
@@ -460,3 +468,19 @@ airspy_urb_complete
### 4.7 vidioc_prepare_buf
```c
v4l2_ioctl_ops.vidioc_prepare_buf
vb2_ioctl_prepare_buf
vb2_prepare_buf(vdev->queue, p);
vb2_core_prepare_buf(q, b->index, b)
call_void_bufop(q, fill_user_buffer, vb, pb);
__fill_v4l2_buffer
/**
* __fill_v4l2_buffer() - fill in a struct v4l2_buffer with information to be
* returned to userspace
*/
```