Linux系統下USB攝像頭驅動(dòng)開(kāi)發(fā)

摘要：介紹了在Iinux系統下開(kāi)發(fā)符合Video for Linux標準的USB攝像頭驅動(dòng)的方法，并對該標準提出“不間斷采集”的改進(jìn)思路，配合雙URB、雙幀緩沖等方法，提高采集速度。

USB攝像頭以其良好的性能和低廉的價(jià)格得到廣泛應用。同時(shí)因其靈活、方便的特性，易于集成到嵌入式系統中。但是如果使用現有的符合Video for Linux標準的驅動(dòng)程序配合通用應用程序，難以充分利用USB帶寬，幀速不高，不易滿(mǎn)足實(shí)時(shí)監控等要求。本文首先介紹在Linux系統下USB攝像頭驅動(dòng)編制的一般方法，然后說(shuō)明在此基礎上如何提高幀速。

1 Linux系統中的USB攝像頭驅動(dòng)程序

USB設備驅動(dòng)程序完全符合通用設備驅動(dòng)的準則，不同的是內核提供了一些特別的API函數，方便驅動(dòng)注冊、銷(xiāo)毀自己，例如usb_reSister()和usb_dereSister()；2．4版的內核還提供了對于hotplug的支持。

1．1 USB攝像頭驅動(dòng)的一般編寫(xiě)方法

攝像頭屬于視頻類(lèi)設備。在目前的Linux核心中，視頻部分的標準是Video for Linux(簡(jiǎn)稱(chēng)V4L)。這個(gè)標準其實(shí)定義了一套接口，內核、驅動(dòng)、應用程序以這個(gè)接口為標準進(jìn)行交流。目前的V4L涵蓋了視、音頻流捕捉及處理等內容，USB攝像頭也屬于它支持的范疇。

因此，USB攝像頭的驅動(dòng)應當與內核提供的視頻驅動(dòng)掛鉤。即首先在驅動(dòng)中聲明一個(gè)video_device結構，并為其指定文件操作函數指針數組．fops，向系統注冊。在應用程序發(fā)出文件操作的相關(guān)命令時(shí)，核心根據這些指針調用相應函數，并將該結構作為參數傳遞給它們。這樣，就完成了驅動(dòng)和核心之間的通信。例如：

static struct video_device vdev_template＝{……}；

／／聲明video_device，指出掛接驅動(dòng)

static struct file_operations ov511_fops＝{……}；

／／聲明本驅動(dòng)的文件操作函數指針

struct video_device*vdev＝video_devdata(file)；

／／從文件指針中提取出video_device結構

在video_device結構中，有一個(gè)私有指針priv，可以將它指向一塊保留內存。在這塊內存中，保存著(zhù)本驅動(dòng)、本設備的相關(guān)初始化信息。這塊內存的申請、初始化、指針指向等工作都是在USB驅動(dòng)的枚舉函數.probe中完成。這樣，在枚舉函數將控制權返還給系統后，因為內核不銷(xiāo)毀保留內存，所以驅動(dòng)仍然保留著(zhù)自己的信息。這點(diǎn)與Windows系統中WDM驅動(dòng)有異曲同工之處。當然，在驅動(dòng)卸載函數中，應當將申請的各塊內存全部釋放。

1．2 使用雙URB輪流通信

眾所周知，USBl．1總線(xiàn)標準定義了控制、中斷、批量、等時(shí)等四種管道。對于時(shí)間性極強但是準確度要求不高的視頻捕捉應用來(lái)說(shuō)，攝像頭應當使用等時(shí)傳輸方式。為了盡可能快地得到圖像數據，應當在URB中指定USB_ISO_ASAP標志。

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