小白也能懂-camera系统架构(软件篇-linux V4L2框架)

大家好，我是快乐学习，开心分享的科技探索员，今天继续和大家分享camera软件层面的系统架构，主要是基于linux系统层面来讲解camera的软件架构。

从2个方面来讲解，V4L2框架讲解（关键结构体的作用及相互关联），以及在V4L2框架下如何实现camera驱动。

一、V4L2框架讲解

v4l2是linux系统针对多媒体设备的一套框架，主要是针对用户空间提供统一的接口（通过字符节点控制：/dev/videoX），用于支持不同的硬件设备，硬件设备可以支持各种不同的外设。

1、V4L2框架

（1）用户空间：字符设备节点/dev/videoX

应用层通过系统接口read/mmap进行数据流传输。

应用层通过系统接口open/write/ioctl/close进行控制及参数设置。

（2）内核空间：V4L2核心层、驱动层两部分组成

V4L2核心层提供给用户空间提供统一的设备节点【/dev/videoX】和标准化的操作接口【v4l2_file_operations】。

V4L2核心层提供给多媒体驱动标准的注册流程和操作接口的实现【v4l2_subdev_ops】。

驱动层按照v4l2_subdev设备方式注册，实现硬件控制的接口。

（3）硬件模块：提供对应的硬件功能。

2、关键结构体

3、用户空间ioctl的如何一步步调用到驱动中函数？

（1）用户空间应用程序使用 ioctl 系统调用向 /dev/videoX 设备节点发送控制命令。

（2）内核空间调用video_device的fops成员中的 unlocked_ioctl

（3）在unlocked_ioctl函数中，根据ioctl命令码去查找并调用v4l2_ioctl_ops中相应的操作函数，根据命令的具体要求去遍历v4l2_device的subdevs链表，找到合适的v4l2_subdev子设备。

（4）调用v4l2_subdev的v4l2_subdev_ops结构体里的相应操作函数，完成具体的控制操作

二、基于v4l2实现camera驱动

主要分两部分，video_device驱动、v4l2_subdev驱动

（1）video_device驱动：实现用户空间的ioctl的支持的命令

（2）v4l2_subdev驱动【I2C设备，I2C设备相关内容没有加入】

实现v4l2_device设备的v4l2_device_ops，主要subdev_notify（子设备通知回调处理）【当帧率变化、曝光过度等，能够及时通知到用户空间的应用程序】

关于v4l2_subdev中实现ops函数集，与camera硬件设备息息相关，就不做详细的说明。【camera驱动均可套用v4l2框架来实现】

下一期预告，将和大家分享最新火爆的deepseek为什么如此强大，以及如何高效使用提示词。