V4L2 - Tag - 枕石的个人博客https://blog.zsmgc.love/tags/v4l2/V4L2 - Tag - 枕石的个人博客Hugo -- gohugo.iozh-CN3499129952@qq.com (枕石)3499129952@qq.com (枕石)Fri, 30 Jan 2026 00:14:45 +0800V4l2loopback实现笔记（五）:VB2 缓冲区管理https://blog.zsmgc.love/posts/v4l2loopback%E5%AE%9E%E7%8E%B0%E7%AC%94%E8%AE%B0vb2%E7%BC%93%E5%86%B2%E5%8C%BA%E7%AE%A1%E7%90%86/Fri, 30 Jan 2026 00:14:45 +0800枕石https://blog.zsmgc.love/posts/v4l2loopback%E5%AE%9E%E7%8E%B0%E7%AC%94%E8%AE%B0vb2%E7%BC%93%E5%86%B2%E5%8C%BA%E7%AE%A1%E7%90%86/本模块演示 videobuf2 (VB2) 框架的使用，这是 Linux 内核中处理视频流的标准方法。

实现的功能

  • VB2 队列初始化 (vb2_queue_init)
  • 缓冲区操作回调 (vb2_ops)
  • 缓冲区请求和查询 (REQBUFS, QUERYBUF)
  • 缓冲区入队和出队 (QBUF, DQBUF)
  • 流控制 (STREAMON, STREAMOFF)
  • 多种 I/O 模式支持 (MMAP, USERPTR, READ/WRITE)

学习要点

  1. 理解 VB2 框架的设计目标和优势
  2. 理解 vb2_ops 各回调的调用时机
  3. 理解缓冲区状态机
  4. 理解为什么 stop_streaming 必须返回所有缓冲区
  5. 理解 VB2 与自定义缓冲区管理的权衡

代码解析

结构体定义

1. struct vb2fw_format

struct vb2fw_format {
    u32 fourcc;           /* V4L2 FourCC 代码 */
    u32 depth;            /* 每像素位数 */
    const char *name;     /* 格式名称 */
};

static const struct vb2fw_format vb2fw_formats[] = {
    {
        .fourcc = V4L2_PIX_FMT_YUYV,
        .depth  = 16,
        .name   = "YUYV 4:2:2",
    },
    {
        .fourcc = V4L2_PIX_FMT_UYVY,
        .depth  = 16,
        .name   = "UYVY 4:2:2",
    },
    {
        .fourcc = V4L2_PIX_FMT_RGB24,
        .depth  = 24,
        .name   = "RGB24",
    },
    {
        .fourcc = V4L2_PIX_FMT_BGR24,
        .depth  = 24,
        .name   = "BGR24",
    },
    {
        .fourcc = V4L2_PIX_FMT_YUV420,
        .depth  = 12,
        .name   = "YUV 4:2:0",
    },
    {
        .fourcc = V4L2_PIX_FMT_NV12,
        .depth  = 12,
        .name   = "NV12",
    },
};

将 V4L2 标准的 fourcc 码（如 V4L2_PIX_FMT_YUYV）与驱动计算所需的参数（如 depth 像素深度）关联起来。当用户调用 S_FMT 设置分辨率时，你需要计算 sizeimage = width * height * (depth / 8)。这个结构体让你能通过简单的循环找到当前格式对应的计算权重。

]]>V4l2loopback实现笔记（四）:V4L2(Video for Linux 2) 框架入门https://blog.zsmgc.love/posts/v4l2loopback%E5%AE%9E%E7%8E%B0%E7%AC%94%E8%AE%B0v4l2%E6%A1%86%E6%9E%B6%E5%85%A5%E9%97%A8/Wed, 28 Jan 2026 13:15:33 +0800枕石https://blog.zsmgc.love/posts/v4l2loopback%E5%AE%9E%E7%8E%B0%E7%AC%94%E8%AE%B0v4l2%E6%A1%86%E6%9E%B6%E5%85%A5%E9%97%A8/本模块演示 V4L2 (Video for Linux 2) 子系统的基础用法，创建一个可被 v4l2 工具识别的视频设备，支持基本的格式查询和设置操作。

实现的功能

  • V4L2 设备注册 (v4l2_device_register, video_register_device)
  • 设备能力查询 (VIDIOC_QUERYCAP)
  • 格式枚举和协商 (VIDIOC_ENUM_FMT, VIDIOC_G_FMT, VIDIOC_S_FMT, VIDIOC_TRY_FMT)
  • 多种像素格式支持
  • 设备能力标志设置

学习要点

  1. 理解 v4l2_device 和 video_device 的关系
  2. 理解 v4l2_ioctl_ops 的结构和用途
  3. 理解格式协商的 try/set 模式
  4. 理解设备能力标志的含义
  5. 理解 V4L2 文件操作与标准文件操作的区别

V4L2 核心概念

ioctl 操作分类

类别 操作 用途
查询 QUERYCAP 设备能力
格式 ENUM_FMT, G/S/TRY_FMT 格式协商
缓冲区 REQBUFS, QUERYBUF, QBUF, DQBUF 缓冲区管理
流控制 STREAMON, STREAMOFF 流控制
控制 QUERYCTRL, G/S_CTRL 设备参数

格式协商流程

应用程序                          驱动程序
    │                                │
    ├── ENUM_FMT ─────────────────►  │  枚举支持的格式
    │                                │
    ├── TRY_FMT  ─────────────────►  │  尝试格式(驱动调整)
    │  ◄───────────────────────────  │  返回调整后的格式
    │                                │
    ├── S_FMT    ─────────────────►  │  设置格式
    │                                │
    └── G_FMT    ─────────────────►  │  确认当前格式

问题与思考

  1. kzalloc是什么？和kmalloc有什么区别？什么时候用哪个？ kzalloc = kmalloc + memset(…, 0, …), 用于分配并初始化为0的内存块。kmalloc分配的内存未初始化，可能包含垃圾值。通常在需要清零内存时使用kzalloc，否则使用kmalloc以节省初始化开销。
  2. v4l2_device和video_device的区别和联系是什么？
  3. v4l2_ioctl_ops结构体的作用是什么？如何实现自定义的ioctl操作？

V4L2 device structure

struct v4l2_framework_device {
    struct v4l2_device v4l2_dev;
    struct video_device vdev;
    struct v4l2_fh vfh;

    /* Format settings */
    struct v4l2_format current_format;
    struct mutex lock;  // Protection for format changes

    /* Frame dimensions */
    int width;
    int height;
    u32 format;
};

V4L2 框架的核心对象：

]]>