UVC与V4L2的关系
UVC:usb video class就是usb video class视频产品在不需要安装任何驱动下即插即用，包括摄像头，数字摄像头，模拟视频转换器，电视卡及静态视频相机。就是一种usb视频设备驱动，用来支持usb视频设备，凡是usb接口的摄像头都能够支持。
V4L2:是一个视频截取及设备输出API（相当于应用层于驱动之间的一种管理函数，向上层提供接口），以及linux的驱动程序框架，支持很多USB摄像头、电视调谐卡以及其他设备。
简单的讲V4L2就是用来管理UVC设备的并且能够提供视频相关的一些API。那么这些API怎么使用或者能被谁使用呢。在Linux系统上有很多的开源软件能够支持V4L2。常见的又FFmpeg、OpenCV、Skype、Mplayer等等。
摄像头驱动程序的内容
对于一个驱动程序，记住一点：写驱动就是分配、设置、注册一个结构体。
1.构造一个usb_driver
2.设置
probe:（在probe里面进行结构体以及ioctrl的设置）
2.1. 分配video_device:video_device_alloc
2.2. 设置
.fops
.ioctl_ops (里面需要设置11项)
如果要用内核提供的缓冲区操作函数，还需要构造一个videobuf_queue_ops
2.3. 注册: video_register_device
id_table: 表示支持哪些USB设备
3.注册： usb_register
uvc_driver.c文件分析
分析一个视频驱动，首先寻找驱动的入口函数，再次从入口函数中找到ioctrl函数所在位置
/*init函数中*/1. usb_register(&uvc_driver.driver);/**/2. uvc_probeuvc_register_videovdev = video_device_alloc();vdev->fops = &uvc_fops;video_register_device
USB设备类型
其video类就包括UVC
UVC设备结构
如上图，这是一个USB视频设备，提供video Control Interface和Video Streaming Interface两个接口；video Control Interface中提供很多Units（单元）和terminals（端点）。
APP调用UVC驱动过程
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,};
open:
uvc_v4l2_open
11个必不可少的ioctrl，在probe函数 uvc_v4l2_open中进行调用
2. VIDIOC_QUERYCAP // video->streaming->type 应该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;elsecap->capabilities = V4L2_CAP_VIDEO_OUTPUT| V4L2_CAP_STREAMING;
VIDIOC_ENUM_FMT // format数组应是在设备被枚举时设置的
format = &video->streaming->format[fmt->index];
VIDIOC_G_FMT：获得格式
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;
VIDIOC_TRY_FMT：检测格式
uvc_v4l2_try_format/* Check if the hardware supports the requested format. *//* 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.*/
VIDIOC_S_FMT // 只是把参数保存起来，还没有发给USB摄像头
注意：这里的格式并没有传给video streaming interface，只是简单的保存起来
uvc_v4l2_set_formatuvc_v4l2_try_formatvideo->streaming->cur_format = format;video->streaming->cur_frame = frame;
VIDIOC_REQBUFS：申请buf
申请仅仅是申请一个头部，而真真的数据缓冲区是在mmap的时候进行分配
uvc_alloc_buffersfor (; nbuffers > 0; --nbuffers) {mem = vmalloc_32(nbuffers * bufsize);if (mem != NULL)break;}
VIDIOC_QUERYBUF：查询buf
uvc_query_buffer__uvc_query_buffermemcpy(v4l2_buf, &buf->buf, sizeof *v4l2_buf); // 复制参数
mmap：映射
uvc_v4l2_mmap
这里进行缓冲区的虚拟地址映射以及实际数据缓冲区的分配，将头部的指针指向数据缓冲区就行。.VIDIOC_QBUF：放入队列
uvc_queue_bufferlist_add_tail(&buf->stream, &queue->mainqueue);list_add_tail(&buf->queue, &queue->irqqueue);
VIDIOC_STREAMON：打开流
这里将所有设置传入VS interface接口并设置其中的type和format类型
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. */uvc_commit_videouvc_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: VS */,probe ? VS_PROBE_CONTROL : VS_COMMIT_CONTROL, data, size,uvc_timeout_param);/* 启动：Initialize isochronous/bulk URBs and allocate transfer buffers. */uvc_init_video(video, GFP_KERNEL);uvc_init_video_isoc / uvc_init_video_bulkurb->complete = uvc_video_complete; (收到数据后此函数被调用,它又调用video->decode(urb, video, buf); ==> uvc_video_decode_isoc/uvc_video_encode_bulk => uvc_queue_next_buffer => wake_up(&buf->wait);)usb_submit_urb
poll：poll机制等待数据
等待视频摄像头数据的产生，有数据时唤醒主线程
uvc_v4l2_poll uvc_queue_pollpoll_wait(file, &buf->wait, wait); // 休眠等待有数据
VIDIOC_DQBUF：从队列中取出
uvc_dequeue_bufferlist_del(&buf->stream);
VIDIOC_STREAMOFF ：关闭流
uvc_video_enable(video, 0);usb_kill_urb(urb);usb_free_urb(urb);
VC interface设置
分析设置亮度过程：
ioctl: VIDIOC_S_CTRLuvc_ctrl_setuvc_ctrl_commit__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);
这里与上面打开流时使用函数一致，都是uvc_query_ctrl，但是传入参数不同，前者是video->streaming->intfnum，VC的是dev->intfnum，在之后的分析中dev->intfnum就是代表的是VC interface的内容。
总结
1.UVC设备有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);
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);
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。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
