V4L2是V4L的晋级版别，linux下视频设备程序供给了一套接口规范。
常用的结构体在内核目录include/linux/videodev2.h中界说
struct v4l2_requestbuffers //恳求帧缓冲，对应指令VIDIOC_REQBUFS
struct v4l2_capability //视频设备的功用，对应指令VIDIOC_QUERYCAP
struct v4l2_input //视频输入信息，对应指令VIDIOC_ENUMINPUT
struct v4l2_standard //视频的制式，比方PAL，NTSC，对应指令VIDIOC_ENUMSTD
struct v4l2_format //帧的格局，对应指令VIDIOC_G_FMT、VIDIOC_S_FMT等
struct v4l2_buffer //驱动中的一帧图画缓存，对应指令VIDIOC_QUERYBUF
struct v4l2_crop //视频信号矩形边框
v4l2_std_id //视频制式
V4L2选用流水线的办法，操作更简略直观，根本遵从翻开视频设备、设置格局、处理数据、封闭设备，更多的具体操作经过ioctl函数来完成。
1.翻开视频设备
在V4L2中，视频设备被看做一个文件。运用open函数翻开这个设备：
// 用非堵塞形式翻开摄像头设备
int cameraFd;
cameraFd = open（“/dev/video0”， O_RDWR | O_NONBLOCK， 0）;
// 假如用堵塞形式翻开摄像头设备，上述代码变为：
//cameraFd = open（“/dev/video0”， O_RDWR， 0）;
运用程序能够运用堵塞形式或非堵塞形式翻开视频设备，假如运用非堵塞形式调用视频设备，即便没有捕获到信息，驱动仍旧会把缓存（DQBUFF）里的东西回来给运用程序。
2. 设定特点及收集办法
翻开视频设备后，能够设置该视频设备的特点，例如裁剪、缩放等。这一步是可选的。在Linux编程中，一般运用ioctl函数来对设备的I/O通道进行办理：
int ioctl （int __fd， unsigned long int __request， 。../*args*/） ;
在进行V4L2开发中，常用的指令标志符如下（some are optional）：
• VIDIOC_REQBUFS：分配内存
• VIDIOC_QUERYBUF：把VIDIOC_REQBUFS中分配的数据缓存转化成物理地址
• VIDIOC_QUERYCAP：查询驱动功用
• VIDIOC_ENUM_FMT：获取当时驱动支撑的视频格局
• VIDIOC_S_FMT：设置当时驱动的频捕获格局
• VIDIOC_G_FMT：读取当时驱动的频捕获格局
• VIDIOC_TRY_FMT：验证当时驱动的显现格局
• VIDIOC_CROPCAP：查询驱动的修剪才能
• 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：把数据放回缓存行列
• VIDIOC_STREAMON：开端视频显现函数
• VIDIOC_STREAMOFF：完毕视频显现函数
• VIDIOC_QUERYSTD：查看当时视频设备支撑的规范，例如PAL或NTSC。
2.1查看当时视频设备支撑的规范
在亚洲，一般运用PAL（720X576）制式的摄像头，而欧洲一般运用NTSC（720X480），运用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：
//……
}
2.2 设置视频捕获格局
当检测完视频设备支撑的规范后，还需求设定视频捕获格局，结构如下：
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结构如下：
struct v4l2_format {
enum v4l2_buf_type type; //数据流类型，有必要永远是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，有必要是16的倍数
__u32 height; // 高，有必要是16的倍数
__u32 pixelformat; // 视频数据存储类型，例如是YUV4：2：2仍是RGB
enum v4l2_field field;
__u32 bytesperline;
__u32 sizeimage;
enum v4l2_colorspace colorspace;
__u32 priv;
};
2.3 分配内存
接下来能够为视频捕获分配内存：
struct v4l2_requestbuffers req;
req.count = BUFFER_COUNT;
req.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
req.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
if （ioctl（fd， VIDIOC_REQBUFS， &req） == -1） {
return -1;
}
v4l2_requestbuffers 结构如下：
struct v4l2_requestbuffers {
u32 count;//缓存数量，也便是说在缓存行列里坚持多少张相片
enum v4l2_buf_type type; //数据流类型，有必要永远是V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
enum v4l2_memory memory;//V4L2_MEMORY_MMAP或V4L2_MEMORY_USERPTR
u32 reserved［2］;
};
2.4 获取并记载缓存的物理空间
运用VIDIOC_REQBUFS，咱们获取了req.count个缓存，下一步经过调用VIDIOC_QUERYBUF指令来获取这些缓存的地址，然后运用mmap函数转化成运用程序中的肯定地址，最终把这段缓寄存入缓存行列：
typedef struct VideoBuffer {
void *start;
size_t length;
} VideoBuffer;
v4l2_buffer 结构如下：
struct v4l2_buffer {
__u32 index;
enum v4l2_buf_type type;
__u32 bytesused;
__u32 flags;
enum v4l2_field field;
struct TImeval TImestamp;
struct v4l2_TImecode TImecode;
__u32 sequence;
/* memory location */
enum v4l2_memory memory;
union {
__u32 offset;
unsigned long userptr;
} m;
__u32 length;
__u32 input;
__u32 reserved;
};
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;
// 转化成相对地址
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;
}
// 放入缓存行列
if （ioctl（fd， VIDIOC_QBUF， &buf） == -1） {
return -1;
}
}
2.5 视频收集办法
操作体系一般把体系运用的内存划分红用户空间和内核空间，分别由运用程序办理和操作体系办理。运用程序能够直接拜访内存的地址，而内核空间寄存的是供内核拜访的代码和数据，用户不能直接拜访。v4l2捕获的数据，开端是寄存在内核空间的，这意味着用户不能直接拜访该段内存，有必要经过某些手法来转化地址。
一共有三种视频收集办法：运用read/write办法；内存映射办法和用户指针形式。
read、write办法，在用户空间和内核空间不断复制数据，占用了很多用户内存空间，功率不高。
内存映射办法：把设备里的内存映射到运用程序中的内存控件，直接处理设备内存，这是一种有用的办法。上面的mmap函数便是运用这种办法。
用户指针形式：内存片段由运用程序自己分配。这点需求在v4l2_requestbuffers里将memory字段设置成V4L2_MEMORY_USERPTR。
2.6 处理收集数据
V4L2有一个数据缓存，寄存req.count数量的缓存数据。数据缓存选用FIFO的办法，当运用程序调用缓存数据时，缓存行列将最早收集到的视频数据缓存送出，并从头收集一张视频数据。这个进程需求用到两个ioctl指令，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
//从头放入缓存行列
if （ioctl（cameraFd， VIDIOC_QBUF， &buf） == -1） {
return -1;
}
3. 封闭视频设备
运用close函数封闭一个视频设备
close（cameraFd）
假如运用mmap，最终还需求运用munmap办法。
下面是damo程序（经过实践验证，修正了网上的例程的过错）
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#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define CAMERA_DEVICE “/dev/video0”
#define CAPTURE_FILE “frame.jpg”
#define VIDEO_WIDTH 640
#define VIDEO_HEIGHT 480
#define VIDEO_FORMAT V4L2_PIX_FMT_YUYV
#define BUFFER_COUNT 4
typedef struct VideoBuffer {
void *start;
size_t length;
} VideoBuffer;
int main（）
{
int i， ret;
// 翻开设备
int fd;
fd = open（CAMERA_DEVICE， O_RDWR， 0）;
if （fd 《 0） {
printf（“Open %s failed\n”， CAMERA_DEVICE）;
return -1;
}
// 获取驱动信息
struct v4l2_capability cap;
ret = ioctl（fd， VIDIOC_QUERYCAP， &cap）;
if （ret 《 0） {
printf（“VIDIOC_QUERYCAP failed （%d）\n”， ret）;
return ret;
}
// Print capability infomations
printf（“Capability Informations：\n”）;
printf（“ driver： %s\n”， cap.driver）;
printf（“ card： %s\n”， cap.card）;
printf（“ bus_info： %s\n”， cap.bus_info）;
printf（“ version： %08X\n”， cap.version）;
printf（“ capabilities： %08X\n”， cap.capabilities）;
// 设置视频格局
struct v4l2_format fmt;
memset（&fmt， 0， sizeof（fmt））;
fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
fmt.fmt.pix.width = VIDEO_WIDTH;
fmt.fmt.pix.height = VIDEO_HEIGHT;
fmt.fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_YUYV;
fmt.fmt.pix.field = V4L2_FIELD_INTERLACED;
ret = ioctl（fd， VIDIOC_S_FMT， &fmt）;
if （ret 《 0） {
printf（“VIDIOC_S_FMT failed （%d）\n”， ret）;
return ret;
}
// 获取视频格局
ret = ioctl（fd， VIDIOC_G_FMT， &fmt）;
if （ret 《 0） {
printf（“VIDIOC_G_FMT failed （%d）\n”， ret）;
return ret;
}
// Print Stream Format
printf（“Stream Format Informations：\n”）;
printf（“ type： %d\n”， fmt.type）;
printf（“ width： %d\n”， fmt.fmt.pix.width）;
printf（“ height： %d\n”， fmt.fmt.pix.height）;
char fmtstr［8］;
memset（fmtstr， 0， 8）;
memcpy（fmtstr， &fmt.fmt.pix.pixelformat， 4）;
printf（“ pixelformat： %s\n”， fmtstr）;
printf（“ field： %d\n”， fmt.fmt.pix.field）;
printf（“ bytesperline： %d\n”， fmt.fmt.pix.bytesperline）;
printf（“ sizeimage： %d\n”， fmt.fmt.pix.sizeimage）;
printf（“ colorspace： %d\n”， fmt.fmt.pix.colorspace）;
printf（“ priv： %d\n”， fmt.fmt.pix.priv）;
printf（“ raw_date： %s\n”， fmt.fmt.raw_data）;
// 恳求分配内存
struct v4l2_requestbuffers reqbuf;
reqbuf.count = BUFFER_COUNT;
reqbuf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
reqbuf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
ret = ioctl（fd ， VIDIOC_REQBUFS， &reqbuf）;
if（ret 《 0） {
printf（“VIDIOC_REQBUFS failed （%d）\n”， ret）;
return ret;
}
// 获取空间
VideoBuffer* buffers = calloc（ reqbuf.count， sizeof（*buffers） ）;
struct v4l2_buffer buf;
for （i = 0; i 《 reqbuf.count; i++）
{
buf.index = i;
buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
ret = ioctl（fd ， VIDIOC_QUERYBUF， &buf）;
if（ret 《 0） {
printf（“VIDIOC_QUERYBUF （%d） failed （%d）\n”， i， ret）;
return ret;
}
// mmap buffer
framebuf［i］.length = buf.length;
framebuf［i］.start = （char *） mmap（0， buf.length， PROT_READ|PROT_WRITE， MAP_SHARED， fd， buf.m.offset）;
if （framebuf［i］.start == MAP_FAILED） {
printf（“mmap （%d） failed： %s\n”， i， strerror（errno））;
return -1;
}
// Queen buffer
ret = ioctl（fd ， VIDIOC_QBUF， &buf）;
if （ret 《 0） {
printf（“VIDIOC_QBUF （%d） failed （%d）\n”， i， ret）;
return -1;
}
printf（“Frame buffer %d： address=0x%x， length=%d\n”， i， （unsigned int）framebuf［i］.start， framebuf［i］.length）;
}
// 开端录制
enum v4l2_buf_type type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
ret = ioctl（fd， VIDIOC_STREAMON， &type）;
if （ret 《 0） {
printf（“VIDIOC_STREAMON failed （%d）\n”， ret）;
return ret;
}
// Get frame
ret = ioctl（fd， VIDIOC_DQBUF， &buf）;
if （ret 《 0） {
printf（“VIDIOC_DQBUF failed （%d）\n”， ret）;
return ret;
}
// Process the frame
FILE *fp = fopen（CAPTURE_FILE， “wb”）;
if （fp 《 0） {
printf（“open frame data file failed\n”）;
return -1;
}
fwrite（framebuf［buf.index］.start， 1， buf.length， fp）;
fclose（fp）;
printf（“Capture one frame saved in %s\n”， CAPTURE_FILE）;
// Re-queen buffer
ret = ioctl（fd， VIDIOC_QBUF， &buf）;
if （ret 《 0） {
printf（“VIDIOC_QBUF failed （%d）\n”， ret）;
return ret;
}
// Release the resource
for （i=0; i《 4; i++）
{
munmap（framebuf［i］.start， framebuf［i］.length）;
}
close（fd）;
printf（“Camera test Done.\n”）;
return 0;
}
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附件：
void *mmap（void *start， size_t length， int prot， int flags， int fd， off_t offset）;
int munmap（void *start， size_t length）;
参数阐明：
——start：映射区的开端地址。
——length：映射区的长度。
——prot：希望的内存保护标志，不能与文件的翻开形式抵触。是以下的某个值，能够经过or运算合理地组合在一同
—PROT_EXEC //页内容能够被履行
—PROT_READ //页内容能够被读取
—PROT_WRITE //页能够被写入
—PROT_NONE //页不行拜访
——flags：指定映射目标的类型，映射选项和映射页是否能够同享。它的值能够是一个或许多个以下位的组合体
—MAP_FIXED //运用指定的映射开始地址，假如由start和len参数指定的内存区堆叠于现存的映射空间，堆叠部分将会被丢掉。假如指定的开始地址不行用，操作将会失利。而且开始地址有必要落在页的鸿沟上。
—MAP_SHARED //与其它所有映射这个目标的进程同享映射空间。对同享区的写入，相当于输出到文件。直到msync（）或许munmap（）被调用，文件实践上不会被更新。
—MAP_PRIVATE //树立一个写入时复制的私有映射。内存区域的写入不会影响到原文件。这个标志和以上标志是互斥的，只能运用其间一个。
—MAP_DENYWRITE //这个标志被疏忽。
—MAP_EXECUTABLE //同上
—MAP_NORESERVE //不要为这个映射保存交流空间。当交流空间被保存，对映射区修正的可能会得到确保。当交流空间不被保存，一同内存不足，对映射区的修正会引起段违例信号。
—MAP_LOCKED //锁定映射区的页面，然后避免页面被交流出内存。
—MAP_GROWSDOWN //用于仓库，告知内核VM体系，映射区能够向下扩展。
—MAP_ANONYMOUS //匿名映射，映射区不与任何文件相关。
—MAP_ANON //MAP_ANONYMOUS的别称，不再被运用。
—MAP_FILE //兼容标志，被疏忽。
—MAP_32BIT //将映射区放在进程地址空间的低2GB，MAP_FIXED指定时会被疏忽。当时这个标志只在x86-64渠道上得到支撑。
—MAP_POPULATE //为文件映射经过预读的办法准备好页表。随后对映射区的拜访不会被页违例堵塞。
—MAP_NONBLOCK //仅和MAP_POPULATE一同运用时才有含义。不履行预读，只为已存在于内存中的页面树立页表进口。
——fd：有用的文件描述词。假如MAP_ANONYMOUS被设定，为了兼容问题，其值应为-1。
——offset：被映射目标内容的起点。
回来值：
成功履行时，mmap（）回来被映射区的指针，munmap（）回来0。
失利时，mmap（）回来MAP_FAILED［其值为（void *）-1］，munmap回来-1。errno被设为以下的某个值。
