5_摄像头驱动_USB摄像头驱动框架分析

在上一节课中，我们写了一个虚拟摄像头驱动程序，里面的数据使我们虚构出来的。

现在我们要写USB摄像头驱动程序了，它里面就涉及到硬件的操作，比如说我们想要设置亮度的时候，需要把亮度的参数发给硬件，我们需要得到真正的视频数据的时候需要去访问硬件得到数据。

但是它们的框架应该是一样的。

写一个 USB 摄像头驱动程序。

回顾一下，怎么写摄像头驱动程序：

分配 video_device: video_device_alloc
设置
- .fops
- .ioctl_ops (里面至少需要设置11项,设置各种属性亮度，对比度，获得视频数据)
- 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
注册：video_register_device
构造一个usb_driver结构体
设置这个 driver 结构体，需要完成 probe 函数
- probe 函数
  1. 分配 video_device: video_device_alloc
  2. 设置
    - .fops
    - .ioctl_ops (里面至少需要设置11项,设置各种属性亮度，对比度，获得视频数据)
    - 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
  3. 注册：video_register_device
- id_table：表示支持哪些USB设备
注册

Linux 已经自带有 USB 摄像头驱动程序，它支持带 UVC 规格的摄像头，所谓 UVC ：Usb Video Class,表示某一类 USB 设置，基本上 Linux 上即插即用的 USB 摄像头就是符合这个规范的，就不需要自己去安装驱动程序。

Linux 中自带的 UVC 驱动程序非常非常的复杂，这里我会带领大家从零开始，直到能写出一个具备基本功能的摄像头驱动程序。

UVC 驱动程序的位置：drivers/media/video/uvc/uvc_driver.c, 这个目录下的所有文件都是 uvc 的驱动程序

uvcvideo.ko: 里面有多个 .c 文件。

入口函数的位置：

// 入口函数
static int __init uvc_init(void) {
    usb_register(&uvc_driver.driver);
}

struct uvc_driver 结构体，系统已经给我们创建好了，

uvc_register.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

分析一个驱动程序最好的方法就是跟踪应用程序对它的调用过程，在讲调用过程之前，先来了解一下USB摄像头硬件的内部框架。

先来下载 UVC 的规格书，我们只需要看 example和specification，下载地址 www.usb.org uvc 规格书。

usb video example 给出了两个例子，
uvc specification: 有详细说明

在 usb 摄像头内部分为两个部分：

video control interface: 做一些控制作用的，用于控制， VC
video streaming interface：读取数据的，用于传输，VS

VC 内部抽象出两个概念：unit 和 terminals

SU: select uinit，多路输入，选择哪一路

PU：process unit， user control auto control, other

IT: input terminal

CT: camera terminal

OT： output terminal

unit：里面的才是unit

terminal：用于内外连接

VC里含有多个 Unit/Termial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驱动的调用过程

v4l2_file_operations uvc_fops

open

1. open
    - uvc_v4l2_open

11个ioctl: 都没有对设备的usb操作，只是在枚举的时候进行一些数据处理

VIDIOC_QUERYCAP:
VIDIOC_ENUM_FMT:
VIDIOC_G_FMT:
VIDIOC_TRY_FMT:找到最接近的 image size
VIDIOC_S_FMT:只是把参数保存起来，还没有发给usb摄像头
VIDIOC_REQBUFS: 分配多少个缓冲区，每个缓冲区的大小
VIDIOC_QUERYBUF:
mmap：将buf映射到用户空间
VIDIOC_QBUF:  入队列
VIDIOC_STREAMON: 启动摄像头，将所设置的参数发给硬件，并启动摄像头，commit
poll函数：uvc_v4l2_poll
            uvc_queue_poll
VIDIOC_DQBUF: 将数据从队列中取出来
VIDIOC_STREAMOFF: 停止的时候，不想用就关闭它

videostreaming interface:

type
format

分析设置亮度的过程

ioctl: VIDIOC_S_CTRL
    __uvc_ctrl_commit
        intfnum: 控制接口，streaming 就是流控制接口

entity->id 表示哪个 unit 或者哪个 terminal，在程序中 unit 和 terminal 都统称为实体 entity

VideoStreaming Interface 用户获得视频数据，也可以用来选择 format/frame，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访问。

我们在设置 format 时，只是简单的使用数据，这些数据是哪儿来的？

应该是设备被枚举时设置的，也就是分析它的描述符时设置的。

UVC 驱动的重点在于：

描述符的分析
属性的控制，
格式的选择，
数据的获得

5_摄像头驱动_USB摄像头驱动框架分析

uvc_register.c 分析

分析 uvc驱动的调用过程

open

分析设置亮度的过程

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