基于Video4Linux的摄像头驱动设计

　　0 引言

　　随着多媒体技术、网络技术的迅猛发展和后PC机时代的到来，利用嵌人式系统实现远程视频监控、可视电话和视频会议等应用已成为可能。为了实现这些应用，实时获得视频数据是一个重要环节。针对这一点本文在嵌入式系统平台上，基于Video4Linux(简称V4L)技术，实现了摄像头驱动开发，详细叙述了V4L技术和摄像头在Blackfin536 DSP平台上的Linux驱动程序设计。

　　1 Video4Linux

　　V4L是Linux的影像串流系统与嵌入式影像系统的基础。Linux在TV、多媒体上的应用是目前相当热门的研究领域，而其中最关键的技术则是Linux的V4L。V4L是Linux kernel里支持影像设备的一组APIs，配合适当的摄像头与摄像头驱动程序，可以让我们实现影像采集、AM/FM无线广播、影像CODEC、频道切换等功能;而目前最主要的则是应用在影像串流系统与嵌入式影像系统里，其应用范围相当广泛，例如：远距离教学系统、远距离诊断系统、视频会议等。

　　目前，V4L这套接口已发展为V4L 2，前者比后者简单，但存在两个不足之处：驱动程序设计时不能同时打开多个设备;现存的V4L API不能很好地支持带编码能力的设备。本文为便于研究摄像头驱动开发，还是使用V4L。

　　V4L主要结构体如下：

　　camera_open，camera_close是打开和关闭视频采集设备;camera_read，是读取视频图像;视频驱动主要的控制接口都是通过 ioctl来实现的，如图像的格式、亮度、色度等信息都是通过ioctl函数获取和设置的。ioctl命令部分如下：

　　V4L支持两种方式捕获图像：mmap(却嬗成浞绞?和read(直接读取方式)，本系统采用mmap。需预先设置好图像的大小和深度，接着使用 VIDIOCGMBUF命令，它会返回用于mmap的缓存(buffer)的大小以及每帧缓存的偏移地址(offset)。驱动程序里的映射函数为 static intbf536_v411_mmap(Struct file*filp，structvm_area_struct*vma);抓帧完成后，在应用程序里通过内存映射，读取图像数据。

　　2 硬件平台

　　本系统采用CMOS模拟传感器，经TI公司的TVP5150A视频解码芯片把模拟信号转成 ITU-R BT.656视频信号，再送给ADI公司的Blackfin536 DSP处理器进行图像处理，如图1所示。TVP5150向DSP提供采样时钟信号CLK(27MHz)，8根数据线传输内嵌同步控制码流的ITU-R BT.656格式的数据，DSP通过I2C接口对视频解码器进行配置。视频数据由DMA搬运到SDRAM。

　　3 驱动程序设计

　　3.1 驱动程序核心结构体的介绍

　　本系统的软件平台是嵌入式uclinux，因此，摄像头作为一个设备驱动加载到uclinux内核中。一般而言，每个设备驱动都会有它的核心结构体，摄像头驱动的核心结构体设计如下：struct camera device