视频监控：
1，在UBUNTU下安装SDL库
2，运行，解读源程序
3, 两台pc机之间的视频监控
4，开发板上的usb视频驱动的移植
5，开发板和pc机之间的监控
SDL库：简易直控媒体层得缩写，用于直接控制底层的多媒体硬件的接口，framebuffer接口，支持 windows和linux，支持很多语言
SDL的安装：SDL-1.2.14.tar拷到linux中，解压，进入，执行.config文件（配置）生成makefile文件 ，make
1）v4l的数据结构 */
/* 在video4linux API中定义了如下数据结构，详细的数据结构定义可以参考v4l API的文档，这里就编程中经常使用的数据结构作出说明。 */
/* 首先我们定义一个描述设备的数据结构，它包含了v4l中定义的所有数据结构： */
typedef struct _v4ldevice
{
int fd;//设备号
struct video_capability capability;
struct video_channel channel[10];
struct video_picture picture;
struct video_clip clip;
struct video_window window;
struct video_capture capture;
struct video_buffer buffer;
struct video_mmap mmap;
struct video_mbuf mbuf;
struct video_unit unit;
unsigned char *map;//mmap方式获取数据时，数据的首地址
pthread_mutex_t mutex;
int frame;
int framestat[2];
int overlay;
}v4ldevice;
/* 下面解释上面这个数据结构中包含的数据结构，这些结构的定义都在中。 */
/* * struct video_capability */
/* name[32] Canonical name for this interface */
/* type Type of interface */
/* channels Number of radio/tv channels if appropriate */
/* audios Number of audio devices if appropriate */
/* maxwidth Maximum capture width in pixels */
/* maxheight Maximum capture height in pixels */
/* minwidth Minimum capture width in pixels */
/* minheight Minimum capture height in pixels */
/* 在程序中，通过ioctl函数的VIDIOCGCAP控制命令读写设备通道已获取这个结构，有关ioctl的使用，比较复杂，这里就不说了。下面列出获取这一数据结构的代码： */
int v4lgetcapability(v4ldevice *vd)
{
if(ioctl(vd->fd, VIDIOCGCAP, &(vd->capability)) < 0) {
v4lperror("v4lopen:VIDIOCGCAP");
return -1;
}
return 0;
}
/* * struct video_picture */
/* brightness Picture brightness */
/* hue Picture hue (colour only) */
/* colour Picture colour (colour only) */
/* contrast Picture contrast */
/* whiteness The whiteness (greyscale only) */
/* depth The capture depth (may need to match the frame buffer depth) */
/* palette Reports the palette that should be used for this image */
/* 这个数据结构主要定义了图像的属性，诸如亮度，对比度，等等。这一结构的获取通过ioctl发出VIDIOCGPICT控制命令获取。 */
/* * struct video_mbuf */
/* size The number of bytes to map */
/* frames The number of frames */
/* offsets The offset of each frame */
/* 这个数据结构在用mmap方式获取数据时很重要: */
/* size表示图像的大小，如果是640*480的彩色图像，size=640*480*3 */
/* frames表示帧数 */
/* offsets表示每一帧在内存中的偏移地址，通过这个值可以得到数据在图像中的地址。 */
/* 得到这个结构的数据可以用ioctl的VIDIOCGMBUF命令。源码如下： */
int v4lgetmbuf(v4ldevice *vd)
{
if(ioctl(vd->fd, VIDIOCGMBUF, &(vd->mbuf))<0) {
v4lperror("v4lgetmbuf:VIDIOCGMBUF");
return -1;
}
return 0;
}
/* 而数据的地址可以有以下方式计算： */
unsigned char *v4lgetaddress(v4ldevice *vd)
{
return (vd->map + vd->mbuf.offsets[vd->frame]);
}
/* 下面给出获取连续影像的最简单的方法（为了简化，将一些可去掉的属性操作都去掉了）： */
char* devicename="/dev/video0";
char* buffer;
v4ldevice device;
int width = 640;
int height = 480;
int frame = 0;
v4lopen("/dev/video0",&device);//打开设备
v4lgrabinit(&device,width,height);//初始化设备，定义获取的影像的大小
v4lmmap(&device);//内存映射
v4lgrabstart(&device,frame);//开始获取影像
while(1){
v4lsync(&device,frame);//等待传完一帧
frame = (frame+1)%2;//下一帧的frame
v4lcapture(&device,frame);//获取下一帧
buffer = (char*)v4lgetaddress(&device);//得到这一帧的地址
//buffer给出了图像的首地址，你可以选择将图像显示或保存......
//图像的大小为 width*height*3
..........................
}
/* 为了更好的理解源码，这里给出里面的函数的实现，这里为了简化，将所有的出错处理都去掉了。 */
int v4lopen(char *name, v4ldevice *vd)
{
int i;
if((vd->fd = open(name,O_RDWR)) < 0) {
return -1;
}
if(v4lgetcapability(vd))
return -1;
}
int v4lgrabinit(v4ldevice *vd, int width, int height)
{
vd->mmap.width = width;
vd->mmap.height = height;
vd->mmap.format = vd->picture.palette;
vd->frame = 0;
vd->framestat[0] = 0;
vd->framestat[1] = 0;
return 0;
}
int v4lmmap(v4ldevice *vd)
{
if(v4lgetmbuf(vd)<0)
return -1;
if((vd->map = mmap(0, vd->mbuf.size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, vd->fd, 0)) < 0) {
return -1;
}
return 0;
}
int v4lgrabstart(v4ldevice *vd, int frame)
{
vd->mmap.frame = frame;
if(ioctl(vd->fd, VIDIOCMCAPTURE, &(vd->mmap)) < 0) {
return -1;
}
vd->framestat[frame] = 1;
return 0;
}
int v4lsync(v4ldevice *vd, int frame)
{
if(ioctl(vd->fd, VIDIOCSYNC, &frame) < 0) {
return -1;
}
vd->framestat[frame] = 0;
return 0;
}
int v4lcapture(v4ldevice *vd, int frame)
{
vd->mmap.frame = frame;
if(ioctl(vd->fd, VIDIOCMCAPTURE, &(vd->mmap)) < 0) {
return -1;
}
vd->framestat[frame] = 1;
return 0;
}
V4L2的开发流程
一般操作流程（视频设备）：
1. 打开设备文件。 int fd=open("/dev/video0",O_RDWR);
2. 取得设备的capability，看看设备具有什么功能，比如是否具有视频输入,或者音频输入输出等。VIDIOC_QUERYCAP,struct v4l2_capability
3. 选择视频输入，一个视频设备可以有多个视频输入。VIDIOC_S_INPUT,struct v4l2_input
4. 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。
VIDIOC_S_STD,VIDIOC_S_FMT,struct v4l2_std_id,struct v4l2_format
5. 向驱动申请帧缓冲，一般不超过5个。struct v4l2_requestbuffers
6. 将申请到的帧缓冲映射到用户空间，这样就可以直接操作采集到的帧了，而不必去复制。mmap
7. 将申请到的帧缓冲全部入队列，以便存放采集到的数据.VIDIOC_QBUF,struct v4l2_buffer
8. 开始视频的采集。VIDIOC_STREAMON
9. 出队列以取得已采集数据的帧缓冲，取得原始采集数据。VIDIOC_DQBUF
10. 将缓冲重新入队列尾,这样可以循环采集。VIDIOC_QBUF
11. 停止视频的采集。VIDIOC_STREAMOFF
12. 关闭视频设备。close(fd);
常用的结构体(参见/usr/include/linux/videodev2.h)：
struct v4l2_requestbuffers reqbufs;//向驱动申请帧缓冲的请求，里面包含申请的个数
struct v4l2_capability cap;//这个设备的功能，比如是否是视频输入设备
struct v4l2_input input; //视频输入
struct v4l2_standard std;//视频的制式，比如PAL，NTSC
struct v4l2_format fmt;//帧的格式，比如宽度，高度等
struct v4l2_buffer buf;//代表驱动中的一帧
v4l2_std_id stdid;//视频制式，例如：V4L2_STD_PAL_B
struct v4l2_queryctrl query;//某一类型的控制
struct v4l2_control control;//具体控制的值
extern int ioctl (int __fd, unsigned long int __request, ...) __THROW;__fd：设备的ID，例如刚才用open函数打开视频通道后返回的cameraFd；
__request：具体的命令标志符。
在进行V4L2开发中，一般会用到以下的命令标志符：
VIDIOC_REQBUFS：分配内存
VIDIOC_QUERYBUF：把VIDIOC_REQBUFS中分配的数据缓存转换成物理地址
VIDIOC_QUERYCAP：查询驱动功能
VIDIOC_ENUM_FMT：获取当前驱动支持的视频格式
VIDIOC_S_FMT：设置当前驱动的频捕获格式
VIDIOC_G_FMT：读取当前驱动的频捕获格式
VIDIOC_TRY_FMT：验证当前驱动的显示格式
VIDIOC_CROPCAP：查询驱动的修剪能力
VIDIOC_S_CROP：设置视频信号的边框
VIDIOC_G_CROP：读取视频信号的边框
VIDIOC_QBUF：把数据从缓存中读取出来
VIDIOC_DQBUF：把数据放回缓存队列
VIDIOC_STREAMON：开始视频显示函数
VIDIOC_STREAMOFF：结束视频显示函数
VIDIOC_QUERYSTD：检查当前视频设备支持的标准，例如PAL或NTSC。
这些IO调用，有些是必须的，有些是可选择的。
检查当前视频设备支持的标准
在亚洲，一般使用PAL（720X576）制式的摄像头，而欧洲一般使用NTSC（720X480），使用VIDIOC_QUERYSTD来检测：
v4l2_std_id std;
do {
ret = ioctl(fd, VIDIOC_QUERYSTD, &std);
} while (ret == -1 && errno == EAGAIN);
switch (std) {
case V4L2_STD_NTSC:
//……
case V4L2_STD_PAL:
//……
}
设置视频捕获格式
当检测完视频设备支持的标准后，还需要设定视频捕获格式：
struct v4l2_format fmt;
memset ( &fmt, 0, sizeof(fmt) );
fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
fmt.fmt.pix.width = 720;
fmt.fmt.pix.height = 576;
fmt.fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_YUYV;
fmt.fmt.pix.field = V4L2_FIELD_INTERLACED;
if (ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt) == -1) {
return -1;
}
v4l2_format结构体定义如下：
struct v4l2_format
{
enum v4l2_buf_type type; // 数据流类型，必须永远是V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
union
{
struct v4l2_pix_format pix;
struct v4l2_window win;
struct v4l2_vbi_format vbi;
__u8 raw_data[200];
} fmt;
};
struct v4l2_pix_format
{
__u32 width; // 宽，必须是16的倍数
__u32 height; // 高，必须是16的倍数
__u32 pixelformat; // 视频数据存储类型，例如是YUV4：2：2还是RGB
enum v4l2_field field;
__u32 bytesperline;
__u32 sizeimage;
enum v4l2_colorspace colorspace;
__u32 priv;
};
分配内存
接下来可以为视频捕获分配内存：
struct v4l2_requestbuffers req;
if (ioctl(fd, VIDIOC_REQBUFS, &req) == -1) {
return -1;
}
v4l2_requestbuffers定义如下：
struct v4l2_requestbuffers
{
__u32 count; // 缓存数量，也就是说在缓存队列里保持多少张照片
enum v4l2_buf_type type; // 数据流类型，必须永远是V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
enum v4l2_memory memory; // V4L2_MEMORY_MMAP 或 V4L2_MEMORY_USERPTR
__u32 reserved[2];
};
获取并记录缓存的物理空间
使用VIDIOC_REQBUFS，我们获取了req.count个缓存，下一步通过调用VIDIOC_QUERYBUF命令来获取这些缓存的地址，然后使用mmap函数转换成应用程序中的绝对地址，最后把这段缓存放入缓存队列：
typedef struct VideoBuffer {
void *start;
size_t length;
} VideoBuffer;
VideoBuffer* buffers = calloc( req.count, sizeof(*buffers) );
struct v4l2_buffer buf;
for (numBufs = 0; numBufs < req.count; numBufs++) {
memset( &buf, 0, sizeof(buf) );
buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
buf.index = numBufs;
// 读取缓存
if (ioctl(fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf) == -1) {
return -1;
}
buffers[numBufs].length = buf.length;
// 转换成相对地址
buffers[numBufs].start = mmap(NULL, buf.length,
PROT_READ | PROT_WRITE,
MAP_SHARED,
fd, buf.m.offset);
if (buffers[numBufs].start == MAP_FAILED) {
return -1;
}
// 放入缓存队列
if (ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf) == -1) {
return -1;
}
}
关于视频采集方式
操作系统一般把系统使用的内存划分成用户空间和内核空间，分别由应用程序管理和操作系统管理。应用程序可以直接访问内存的地址，而内核空间存放的是 供内核访问的代码和数据，用户不能直接访问。v4l2捕获的数据，最初是存放在内核空间的，这意味着用户不能直接访问该段内存，必须通过某些手段来转换地 址。
一共有三种视频采集方式：使用read、write方式；内存映射方式和用户指针模式。
read、write方式，在用户空间和内核空间不断拷贝数据，占用了大量用户内存空间，效率不高。
内存映射方式：把设备里的内存映射到应用程序中的内存控件，直接处理设备内存，这是一种有效的方式。上面的mmap函数就是使用这种方式。
用户指针模式：内存片段由应用程序自己分配。这点需要在v4l2_requestbuffers里将memory字段设置成V4L2_MEMORY_USERPTR。
处理采集数据
V4L2有一个数据缓存，存放req.count数量的缓存数据。数据缓存采用FIFO的方式，当应用程序调用缓存数据时，缓存队列将最先采集到的 视频数据缓存送出，并重新采集一张视频数据。这个过程需要用到两个ioctl命令,VIDIOC_DQBUF和VIDIOC_QBUF：
struct v4l2_buffer buf;
memset(&buf,0,sizeof(buf));
buf.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
buf.memory=V4L2_MEMORY_MMAP;
buf.index=0;
//读取缓存
if (ioctl(cameraFd, VIDIOC_DQBUF, &buf) == -1)
{
return -1;
}
//…………视频处理算法
//重新放入缓存队列
if (ioctl(cameraFd, VIDIOC_QBUF, &buf) == -1) {
return -1;
}
关闭视频设备
使用close函数关闭一个视频设备
close(cameraFd)