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www.usb.org下载 uvc specification, UVC规格书 UVC 1.5 Class specification.pdf : 有详细描述 USB_Video_Example 1.5.pdf : 有示例 12页拓扑图可看出： USB摄像头内部分成两部分，一部分叫 VideoContro Interface:视频控制接口，一部分为： VideoSteaming Interface:视频流接口 通过VideoControl Interface来 控制， 通过VideoStreaming Interface来读 视频数据， VC里含有多个Unit/Terminal等功能模块，可以通过访问这些模块进行控制，比如调亮度 UC内部抽象出了2个概念： Unit：里面的连接 Termiral：用于“内”“外”的连接 拓扑图可见的即是： SU: Select Unit 多路选择器，选择两路输入IT和OT其中之一；选择哪一路信号 PU: Process Unit 处理单元： 应该是亮度、白平衡等等的设置 IT: input Termiral 用于连接内外的一个功能模块 OT: Out Termiral CT: Camera Termiral
------------------------------------------------------------------------------ 分析UVC驱动调用过程： const struct v4l2_file_operations uvc_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = uvc_v4l2_open, .release = uvc_v4l2_release, .ioctl = uvc_v4l2_ioctl, .read = uvc_v4l2_read, .mmap = uvc_v4l2_mmap, .poll = uvc_v4l2_poll, }; static long uvc_v4l2_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg) video_usercopy(file, cmd, arg, uvc_v4l2_do_ioctl); // 应该是把应用程序提供的参数拷贝到内核态，然后调用uvc_v4l2_do_ioctl这个函数 1. open: uvc_v4l2_open 2. VIDIOC_QUERYCAP // video->streaming->type // 是在设备被枚举时分析描述符时设置的 if (video->streaming->type == V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE) cap->capabilities = V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE | V4L2_CAP_STREAMING; else cap->capabilities = V4L2_CAP_VIDEO_OUTPUT | V4L2_CAP_STREAMING; 3. VIDIOC_ENUM_FMT // format数组应是在设备被枚举时设置的 format = &video->streaming->format[fmt->index]; 4. VIDIOC_G_FMT uvc_v4l2_get_format // USB摄像头支持多种格式fromat, 每种格式下有多种frame(比如分辨率) struct uvc_format *format = video->streaming->cur_format; struct uvc_frame *frame = video->streaming->cur_frame; 5. VIDIOC_TRY_FMT // 应该从format[fmt->index];这个数组里面来对比是否支持用户提供的某种格式 uvc_v4l2_try_format /* Check if the hardware supports the requested format. */ // 找到最接近的分辨率 /* Find the closest image size. The distance between image sizes is * the size in pixels of the non-overlapping regions between the * requested size and the frame-specified size. */ 6. VIDIOC_S_FMT // 只是把参数保存起来，还没有发给USB摄像头 uvc_v4l2_set_format uvc_v4l2_try_format // 测试成功之后 video->streaming->cur_format = format; video->streaming->cur_frame = frame; // frame是一些更细致的参数，比如分辨率什么 7. VIDIOC_REQBUFS // 申请缓冲区 uvc_alloc_buffers 例如：ret = uvc_alloc_buffers(&video->queue, rb->count, bufsize); // 应用程序传进来rb参数，里面含有你想分配多少个缓冲区 for (; nbuffers > 0; --nbuffers) { // 传进来的count即是nbuffers，假如是4，函数调用vmalloc_32尝试分配4个缓冲区，如果失败，则--，以此类推 mem = vmalloc_32(nbuffers * bufsize); if (mem != NULL) break; } 8. VIDIOC_QUERYBUF // 查询BUF参数 uvc_query_buffer __uvc_query_buffer memcpy(v4l2_buf, &buf->buf, sizeof *v4l2_buf); // 复制参数 9. mmap // 知道了BUF的大小等等之后，调用mmap进行映射 uvc_v4l2_mmap 10. VIDIOC_QBUF // 是入队列 uvc_queue_buffer list_add_tail(&buf->stream, &queue->mainqueue); // 把BUF放入某些队列 list_add_tail(&buf->queue, &queue->irqqueue); 11. VIDIOC_STREAMON // 启动摄像头 uvc_video_enable(video, 1) // 把所设置的参数发给硬件,然后启动摄像头 /* Commit the streaming parameters. */ // 提交参数 uvc_commit_video uvc_set_video_ctrl // 设置格式fromat, frame ret = __uvc_query_ctrl(video->dev /* 哪一个USB设备 */, SET_CUR, 0, video->streaming->intfnum /* 哪一个接口: video steaming接口 */, probe ? VS_PROBE_CONTROL : VS_COMMIT_CONTROL, data, size, uvc_timeout_param); /* 启动：Initialize isochronous/bulk URBs and allocate transfer buffers. */ 实时或者是批量 uvc_init_video(video, GFP_KERNEL); uvc_init_video_isoc / uvc_init_video_bulk urb->complete = uvc_video_complete; (接收到数据后此函数被调用 uvc_video_complete 又调用video->decode(urb, video, buf); ==> uvc_video_decode_isoc/uvc_video_encode_bulk // 假如是实时端点调用uvc_video_decode_isoc/批量调用uvc_video_encode_bulk => uvc_queue_next_buffer => wake_up(&buf->wait);) // 划重点！wake_up唤醒在这里出现了！收到数据之后肯定要唤醒应用程序了！ 小结：USB驱动程序获得数据之后，每个urb(usb request block) complete函数调用完成之后，最终调用到wake_up，唤醒应用程序 usb_submit_urb // 提交urb，提交urb之后就是启动usb传输了！ 12. poll //BUF放入队列，怎么知道有数据呢？答：用POLL，来获得BUF是否已经有数据 uvc_v4l2_poll uvc_queue_poll poll_wait(file, &buf->wait, wait); // 休眠等待有数据，当USB数据获得数据之后，接上 13. VIDIOC_DQBUF // 把BUF从队列里面取出 uvc_dequeue_buffer list_del(&buf->stream); 14. VIDIOC_STREAMOFF //关闭摄像头 uvc_video_enable(video, 0); usb_kill_urb(urb); usb_free_urb(urb); 分析设置亮度过程： ioctl: VIDIOC_S_CTRL uvc_ctrl_set // 设置 uvc_ctrl_commit // 设置好了之后进行提交 __uvc_ctrl_commit(video, 0); uvc_ctrl_commit_entity(video->dev, entity, rollback); ret = uvc_query_ctrl(dev /* <==哪一个USB设备 */, SET_CUR, ctrl->entity->id /*<== 哪一个unit/terminal */, dev->intfnum /* <==哪一个接口: VC interface */, ctrl->info->selector, uvc_ctrl_data(ctrl, UVC_CTRL_DATA_CURRENT), ctrl->info->size); 敲黑板：这里的uvc_query_ctrl和VIDIOC_STREAMON都同一个函数，但是参数不同 第三个参数： ON函数用到的是：video->streaming->intfnum video steaming接口是流接口 设置属性（例如本函数的亮度）用的是：dev->intfnum VC interface接口是控制接口
总结： 1. UVC设备有2个interface: VideoControl Interface, VideoStreaming Interface 2. VideoControl Interface用于控制，比如设置亮度。它内部有多个Unit/Terminal( 在程序里Unit/Terminal都称为entity) 可以通过类似的函数来访问： ret = uvc_query_ctrl(dev /* 哪一个USB设备 */, SET_CUR, ctrl->entity->id /* 哪一个unit/terminal */, dev->intfnum /* 哪一个接口: VC interface */, ctrl->info->selector, uvc_ctrl_data(ctrl, UVC_CTRL_DATA_CURRENT), ctrl->info->size);
3. VideoStreaming Interface用于获得视频数据，也可以用来选择fromat/frame(VS可能有多种format, 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来访问： ret = __uvc_query_ctrl(video->dev /* 哪一个USB设备 */, SET_CUR, 0, video->streaming->intfnum /* 哪一个接口: VS */, probe ? VS_PROBE_CONTROL : VS_COMMIT_CONTROL, data, size, uvc_timeout_param);
4. 我们在设置FORMAT时只是简单的使用video->streaming->format[fmt->index]等数据， 这些数据哪来的？ 应是设备被枚举时设置的，也就是分析它的描述符时设置的。 5. UVC驱动的重点在于： 描述符的分析 属性的控制: 通过VideoControl Interface来设置 格式的选择：通过VideoStreaming Interface来设置 数据的获得：通过VideoStreaming Interface的URB来获得
