Linux系統(tǒng)下USB攝像頭驅動開發(fā)

摘要：介紹了在Iinux系統(tǒng)下開發(fā)符合Video for Linux標準的USB攝像頭驅動的方法，并對該標準提出“不間斷采集”的改進思路，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格得到廣泛應用。同時因其靈活、方便的特性，易于集成到嵌入式系統(tǒng)中。但是如果使用現有的符合Video for Linux標準的驅動程序配合通用應用程序，難以充分利用USB帶寬，幀速不高，不易滿足實時監(jiān)控等要求。本文首先介紹在Linux系統(tǒng)下USB攝像頭驅動編制的一般方法，然后說明在此基礎上如何提高幀速。

1 Linux系統(tǒng)中的USB攝像頭驅動程序

USB設備驅動程序完全符合通用設備驅動的準則，不同的是內核提供了一些特別的API函數，方便驅動注冊、銷毀自己，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攝像頭驅動的一般編寫方法

攝像頭屬于視頻類設備。在目前的Linux核心中，視頻部分的標準是Video for Linux(簡稱V4L)。這個標準其實定義了一套接口，內核、驅動、應用程序以這個接口為標準進行交流。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攝像頭的驅動應當與內核提供的視頻驅動掛鉤。即首先在驅動中聲明一個video_device結構，并為其指定文件操作函數指針數組．fops，向系統(tǒng)注冊。在應用程序發(fā)出文件操作的相關命令時，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

static struct file_operations ov511_fops＝{……}；

／／聲明本驅動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，保存著本驅動、本設備的相關初始化信息。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(tǒng)后，因為內核不銷毀保留內存，所以驅動仍然保留著自己的信息。這點與Windows系統(tǒng)中WDM驅動有異曲同工之處。當然，在驅動卸載函數中，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總線標準定義了控制、中斷、批量、等時等四種管道。對于時間性極強但是準確度要求不高的視頻捕捉應用來說，攝像頭應當使用等時傳輸方式。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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