v4l2数据结构分析

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在 v4l2（Video4Linux2）驱动中，存在多个相关的结构体，它们之间的联系和在内核中的作用如下：
struct v4l2_device：表示一个 v4l2 设备的结构体，用于管理和描述 v4l2 设备的信息。它包含了设备的名称、子设备列表、控制处理器等信息，并提供了与设备注册、初始化和资源管理等功能。
struct media_device：表示一个媒体设备的结构体，在 v4l2 中用于媒体控制器的管理。它包含了媒体实体和连接图的信息，并提供了与媒体设备注册、初始化和资源管理等功能。
struct v4l2_subdev：表示一个 v4l2 子设备的结构体，用于描述子设备的信息和操作。它包含了子设备的名称、控制处理器、格式和操作函数等信息，并提供了与子设备的注册、初始化和数据传输等功能。
struct v4l2_subdev_ops：表示一个 v4l2 子设备操作的结构体，定义了与子设备相关的操作函数，如初始化、控制和数据传输等。
struct v4l2_subdev_internal_ops：表示一个 v4l2 子设备内部操作的结构体，定义了与子设备内部操作相关的函数，如注册、注销、打开和关闭等。
struct v4l2_ctrl_handler：表示一个 v4l2 控制处理器的结构体，用于管理和处理控制相关的操作。它包含了控制列表、控制引用、回调函数等信息，并提供了与控制的注册、访问和事件处理等功能。
struct video_device：表示一个视频设备的结构体，在 v4l2 中用于描述视频设备的信息和操作。它包含了设备的名称、类型、方向、文件操作、控制处理器等信息，并提供了与设备的注册、初始化和数据传输等功能。
struct v4l2_async_subdev：表示一个异步 v4l2 子设备的结构体，在 v4l2 中用于描述异步子设备的信息和操作。它包含了子设备的名称、控制处理器、格式和操作函数等信息，并提供了与子设备的注册、初始化和数据传输等功能。
这些结构体在 v4l2 驱动中协同工作，通过它们之间的联系，实现了对视频设备、子设备、控制和数据传输等的管理、配置和操作。它们在内核中承担着注册、初始化、资源管理、控制处理、数据传输和事件处理等功能，以支持视频设备的正常运行和应用的开发。

Video4Linux2设备v4l2_device

struct v4l2_device {/* dev->driver_data points to this struct.Note: dev might be NULL if there is no parent deviceas is the case with e.g. ISA devices. */struct device *dev; // 指向该结构体的设备指针
#if defined(CONFIG_MEDIA_CONTROLLER)struct media_device *mdev; // 媒体设备
#endif/* used to keep track of the registered subdevs */struct list_head subdevs; // 已注册的子设备链表/* lock this struct; can be used by the driver as well if thisstruct is embedded into a larger struct. */spinlock_t lock; // 自旋锁/* unique device name, by default the driver name + bus ID */char name[V4L2_DEVICE_NAME_SIZE]; // 设备名称/* notify callback called by some sub-devices. */void (*notify)(struct v4l2_subdev *sd,unsigned int notification, void *arg); // 由某些子设备调用的通知回调函数/* The control handler. May be NULL. */struct v4l2_ctrl_handler *ctrl_handler; // 控制处理器/* Device's priority state */struct v4l2_prio_state prio; // 设备的优先级状态/* BKL replacement mutex. Temporary solution only. */struct mutex ioctl_lock; // BKL替代互斥锁，仅为临时解决方案/* Keep track of the references to this struct. */struct kref ref; // 跟踪对该结构体的引用/* Release function that is called when the ref count goes to 0. */void (*release)(struct v4l2_device *v4l2_dev); // 引用计数为0时调用的释放函数
};

这段代码定义了一个名为"v4l2_device"的结构体，表示Video4Linux2设备。下面是对结构体成员的分析：
dev：指向一个struct device结构体的指针，表示该结构体所属的设备。
mdev：如果定义了宏CONFIG_MEDIA_CONTROLLER，则指向一个struct media_device结构体的指针，表示媒体设备。
subdevs：一个链表头，用于存储已注册的子设备。
lock：一个自旋锁，用于锁定该结构体。在需要时，驱动程序也可以使用该锁，特别是当该结构体被嵌入到较大的结构体中时。
name：一个字符数组，用于存储设备的唯一名称，默认情况下是驱动程序名称加上总线ID。
notify：一个函数指针，当一些子设备发生通知时调用该回调函数。
ctrl_handler：指向struct v4l2_ctrl_handler的指针，表示控制处理器。
prio：表示设备的优先级状态。
ioctl_lock：一个互斥锁，用于替代旧的内核大内核锁（BKL），仅作为临时解决方案。
ref：一个kref结构体，用于跟踪对该结构体的引用计数。
release：一个函数指针，当引用计数达到0时调用该释放函数。
这个结构体定义了Video4Linux2设备的基本属性和功能。它提供了与设备相关的信息，包括设备的名称、子设备的注册和管理、控制处理器等。此外，还包括一些用于同步和引用计数管理的成员。

struct video_device
{
#if defined(CONFIG_MEDIA_CONTROLLER)struct media_entity entity; // 媒体实体
#endif/* device ops */const struct v4l2_file_operations *fops; // 文件操作/* sysfs */struct device dev;        /* v4l device */ // 设备struct cdev *cdev;        /* character device */ // 字符设备struct v4l2_device *v4l2_dev;    /* v4l2_device parent */ // 父v4l2设备/* Only set parent if that can't be deduced from v4l2_dev */struct device *dev_parent;    /* device parent */ // 设备父节点/* Control handler associated with this device node. May be NULL. */struct v4l2_ctrl_handler *ctrl_handler; // 控制句柄/* vb2_queue associated with this device node. May be NULL. */struct vb2_queue *queue; // vb2队列/* Priority state. If NULL, then v4l2_dev->prio will be used. */struct v4l2_prio_state *prio; // 优先级状态/* 设备信息 */char name[32]; // 设备名称int vfl_type;    /* 设备类型 */int vfl_dir;    /* 接收器、发射器或mem-to-mem *//* 如果注册失败，则'minor'设置为-1 */int minor; // 次设备号u16 num; // 设备编号/* 使用位操作设置/清除/测试标志 */unsigned long flags; // 标志位/* 用于区分一个物理设备上的多个索引的属性 */int index; // 索引/* V4L2文件句柄 */spinlock_t        fh_lock; /* 所有v4l2_fhs的锁 */struct list_head    fh_list; /* struct v4l2_fh列表 *//* 内部设备调试标志，驱动程序不使用 */int dev_debug; // 设备调试标志/* 视频标准变量 */v4l2_std_id tvnorms;        /* 支持的电视制式 *//* 回调函数 */void (*release)(struct video_device *vdev); /* 释放函数指针 *//* ioctl回调函数 */const struct v4l2_ioctl_ops *ioctl_ops; /* ioctl函数指针 */DECLARE_BITMAP(valid_ioctls, BASE_VIDIOC_PRIVATE); /* 有效的ioctl *//* 序列化锁 */DECLARE_BITMAP(disable_locking, BASE_VIDIOC_PRIVATE); /* 禁用锁 */struct mutex *lock; /* 互斥锁 */};

结构体 video_device 用于表示 Video4Linux2 (V4L2) 设备。以下是对其成员的解析：
对成员的解释如下：
entity：媒体实体结构体，用于与媒体控制器相关联。
fops：指向 V4L2 文件操作结构体的指针，用于处理设备的文件操作。
dev：V4L2 设备的底层设备结构体。
cdev：字符设备结构体。
v4l2_dev：父 V4L2 设备的指针。
dev_parent：设备的父节点。
ctrl_handler：与该设备节点关联的控制句柄。可以是空指针。
queue：与该设备节点关联的 vb2_queue 队列。可以是空指针。
prio：优先级状态。如果为空指针，则使用 v4l2_dev->prio。
name：设备名称。
vfl_type：设备类型。
vfl_dir：接收器、发射器或 mem-to-mem。
minor：次设备号。如果注册失败，则设置为 -1。
num：设备编号。
flags：用于设置/清除/测试标志的位操作。
index：用于区分一个物理设备上的多个索引的属性。
fh_lock：所有 v4l2_fh 的锁。
fh_list：struct v4l2_fh 结构体的列表。
dev_debug：内部设备调试标志，驱动程序不使用。
tvnorms：支持的电视制式。
release：释放函数指针，用于释放设备资源。
ioctl_ops：ioctl 回调函数指针，用于处理 ioctl 请求。
valid_ioctls：有效的 ioctl。
disable_locking：禁用锁。
lock：互斥锁，用于对设备进行加锁操作。
video_device 结构体用于表示 V4L2 设备，并包含了与设备相关的信息、回调函数和操作句柄。它还包含了设备的锁和序列化锁，以及与字符设备和媒体实体的关联信息。

struct v4l2_device 和 struct video_device 是 Video4Linux2 (V4L2) 中两个不同的结构体，分别表示不同的实体。
struct v4l2_device 用于表示 V4L2 设备，包含了与设备相关的信息和操作。
struct video_device 用于表示 V4L2 设备节点，包含了设备的文件操作、设备节点信息以及与字符设备和媒体实体的关联等。
这两个结构体的作用和用途略有不同，但都与 V4L2 设备相关。struct v4l2_device 主要用于管理设备和子设备的注册和释放，以及提供控制处理器和通知回调函数等功能。而 struct video_device 则用于表示设备节点，并包含了与设备文件操作、控制和锁相关的信息。

媒体设备media_device

struct media_device {/* dev->driver_data 指向这个结构体 */struct device *dev; // 父设备struct media_devnode devnode; // 媒体设备节点char model[32]; // 设备型号char serial[40]; // 设备序列号（可选）char bus_info[32]; // 设备位置标识符u32 hw_revision; // 硬件设备版本u32 driver_version; // 设备驱动程序版本u32 entity_id; // 下一个要注册的实体的IDstruct list_head entities; // 已注册实体的列表/* 保护实体列表 */spinlock_t lock;/* 序列化图形操作 */struct mutex graph_mutex;/* 链接状态更改通知回调函数 */int (*link_notify)(struct media_link *link, u32 flags,unsigned int notification);
};

这段代码定义了一个名为"media_device"的结构体，表示媒体设备。以下是对结构体成员的分析：
dev：指向一个struct device结构体的指针，表示该结构体所属的父设备。
devnode：媒体设备节点的信息。
model：一个长度为32的字符数组，表示设备的型号。
serial：一个长度为40的字符数组，表示设备的序列号（可选）。
bus_info：一个长度为32的字符数组，表示设备的位置标识符。
hw_revision：一个32位的整数，表示硬件设备的版本。
driver_version：一个32位的整数，表示设备驱动程序的版本。
entity_id：下一个要注册的实体的ID。
entities：已注册实体的链表。
lock：一个自旋锁，用于保护实体列表的访问。
graph_mutex：一个互斥锁，用于序列化图形操作。
link_notify：一个函数指针，用于链接状态更改的通知回调函数。
该结构体用于描述媒体设备的基本属性和功能。它包含了与设备相关的信息，如设备型号、序列号、位置标识符、硬件版本、驱动程序版本等。此外，还包括了用于管理已注册实体的列表、保护实体列表访问的锁以及用于序列化图形操作的互斥锁。链接状态更改的通知回调函数可以在链接状态发生变化时进行通知。

Video4Linux2子设备v4l2_subdev

struct v4l2_subdev {
#if defined(CONFIG_MEDIA_CONTROLLER)/* 媒体实体 */struct media_entity entity;
#endif/* 链表 */struct list_head list;/* 模块拥有者 */struct module *owner;/* 是否拥有v4l2设备 */bool owner_v4l2_dev;/* 标志位 */u32 flags;/* v4l2设备 */struct v4l2_device *v4l2_dev;/* 操作集 */const struct v4l2_subdev_ops *ops;/* 内部操作集 */const struct v4l2_subdev_internal_ops *internal_ops;/* 控制处理器 */struct v4l2_ctrl_handler *ctrl_handler;/* 名称，必须唯一 */char name[V4L2_SUBDEV_NAME_SIZE];/* 可用于分组相似的子设备，值是特定于驱动程序的 */u32 grp_id;/* 指向私有数据的指针 */void *dev_priv;/* 指向特定于某个视频主机设备的每个子设备数据的指针 */void *host_priv;/* 子设备设备节点 */struct video_device *devnode;/* 指向物理设备的指针，如果有的话 */struct device *dev;/* 将此子设备链接到全局subdev_list或@notifier->done列表 */struct list_head async_list;/* 指向相应的struct v4l2_async_subdev */struct v4l2_async_subdev *asd;/* 指向管理notifier的指针 */struct v4l2_async_notifier *notifier;/* 子设备平台数据的公共部分 */struct v4l2_subdev_platform_data *pdata;};

这段代码定义了一个名为"v4l2_subdev"的结构体，表示Video4Linux2子设备。以下是对结构体成员的分析：
entity：如果定义了宏CONFIG_MEDIA_CONTROLLER，则表示媒体实体的信息。
list：一个链表头，用于将子设备连接到全局的subdev_list或notifier->done列表中。
owner：指向拥有该子设备的模块的指针。
owner_v4l2_dev：一个布尔值，表示该子设备是否拥有V4L2设备。
flags：一个32位的标志位，用于表示子设备的特定标志。
v4l2_dev：指向struct v4l2_device的指针，表示该子设备所属的V4L2设备。
ops：指向struct v4l2_subdev_ops的指针，表示子设备的操作集。
internal_ops：指向struct v4l2_subdev_internal_ops的指针，表示子设备的内部操作集。
ctrl_handler：指向struct v4l2_ctrl_handler的指针，表示控制处理器。
name：一个长度为V4L2_SUBDEV_NAME_SIZE的字符数组，表示子设备的名称，必须是唯一的。
grp_id：一个32位的整数，可用于将相似的子设备分组，其值是特定于驱动程序的。
dev_priv：一个指针，指向子设备的私有数据。
host_priv：一个指针，指向特定于某个视频主机设备的每个子设备的数据。
devnode：指向struct video_device的指针，表示子设备的设备节点。
dev：指向物理设备的指针，如果有的话。
async_list：用于将该子设备连接到全局的subdev_list或notifier->done列表的链表头。
asd：指向相应的struct v4l2_async_subdev的指针。
notifier：指向管理notifier的指针。
pdata：指向struct v4l2_subdev_platform_data的指针，表示子设备平台数据的公共部分。
该结构体描述了Video4Linux2子设备的基本属性和功能。它包含了与子设备相关的信息，如拥有者、名称、操作集、控制处理器等。此外，还包括了一些用于管理子设备链接和异步通知的成员。

Video4Linux2子设备的操作集v4l2_subdev_ops

struct v4l2_subdev_ops {const struct v4l2_subdev_core_ops    *core; // 核心操作const struct v4l2_subdev_tuner_ops    *tuner; // 调谐器操作const struct v4l2_subdev_audio_ops    *audio; // 音频操作const struct v4l2_subdev_video_ops    *video; // 视频操作const struct v4l2_subdev_vbi_ops    *vbi; // VBI操作const struct v4l2_subdev_ir_ops        *ir; // 红外操作const struct v4l2_subdev_sensor_ops    *sensor; // 传感器操作const struct v4l2_subdev_pad_ops    *pad; // pad操作
};

这段代码定义了一个名为"v4l2_subdev_ops"的结构体，表示Video4Linux2子设备的操作集。以下是对结构体成员的分析：
core：指向struct v4l2_subdev_core_ops的指针，表示子设备的核心操作。
tuner：指向struct v4l2_subdev_tuner_ops的指针，表示子设备的调谐器操作。
audio：指向struct v4l2_subdev_audio_ops的指针，表示子设备的音频操作。
video：指向struct v4l2_subdev_video_ops的指针，表示子设备的视频操作。
vbi：指向struct v4l2_subdev_vbi_ops的指针，表示子设备的VBI（垂直消隐线）操作。
ir：指向struct v4l2_subdev_ir_ops的指针，表示子设备的红外操作。
sensor：指向struct v4l2_subdev_sensor_ops的指针，表示子设备的传感器操作。
pad：指向struct v4l2_subdev_pad_ops的指针，表示子设备的pad操作。
该结构体定义了Video4Linux2子设备的不同操作集。每个操作集都包含了一组特定功能的函数指针，用于实现子设备的核心功能，如控制、调谐、音频、视频等。通过使用这些操作集，驱动程序可以实现子设备所需的各种功能和操作。

Video4Linux2子设备的内部操作集v4l2_subdev_internal_ops

struct v4l2_subdev_internal_ops {int (*registered)(struct v4l2_subdev *sd); // 注册void (*unregistered)(struct v4l2_subdev *sd); // 注销int (*open)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_subdev_fh *fh); // 打开int (*close)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_subdev_fh *fh); // 关闭
};

这段代码定义了一个名为"v4l2_subdev_internal_ops"的结构体，表示Video4Linux2子设备的内部操作集。以下是对结构体成员的分析：
registered：一个函数指针，用于处理子设备的注册事件。
unregistered：一个函数指针，用于处理子设备的注销事件。
open：一个函数指针，用于处理子设备的打开事件。
close：一个函数指针，用于处理子设备的关闭事件。
这些函数指针定义了子设备在内部操作方面的行为。当子设备被注册、注销、打开或关闭时，相应的函数将被调用。驱动程序可以根据需要实现这些函数，以提供特定于子设备的行为。这些函数允许驱动程序在子设备的生命周期中执行必要的操作，例如资源分配和释放、状态更新等。

Video4Linux2控制处理器v4l2_ctrl_handler

struct v4l2_ctrl_handler {// 互斥锁，用于控制对该处理程序及其控件的访问struct mutex _lock;// 指向互斥锁的指针struct mutex *lock;// 控件列表struct list_head ctrls;// 控件引用列表struct list_head ctrl_refs;// 上次找到的控件引用，因为同一个控件可能需要多次使用，所以这是一个简单的优化struct v4l2_ctrl_ref *cached;// 控件哈希表，用于快速查找控件struct v4l2_ctrl_ref **buckets;// 控件值更改时调用的回调函数v4l2_ctrl_notify_fnc notify;// 传递给v4l2_ctrl notify回调函数的参数void *notify_priv;// 哈希表中的桶数u16 nr_of_buckets;// 第一个失败的控件添加的错误代码int error;

};
这段代码定义了一个名为"v4l2_ctrl_handler"的结构体，表示Video4Linux2控制处理器。以下是对结构体成员的分析：
_lock：一个互斥锁，用于控制对该处理程序及其控件的访问。
lock：指向互斥锁的指针。
ctrls：一个链表头，用于存储控件列表。
ctrl_refs：一个链表头，用于存储控件引用列表。
cached：指向上次找到的控件引用的指针。这是一个简单的优化，以便在多次使用同一控件时进行快速访问。
buckets：控件哈希表，用于快速查找控件。
notify：控件值更改时调用的回调函数。
notify_priv：传递给v4l2_ctrl_notify回调函数的参数。
nr_of_buckets：哈希表中的桶数。
error：第一个失败的控件添加的错误代码。
该结构体用于管理Video4Linux2的控制处理器，包含了用于控制和管理控件的各种成员。它提供了对控件的添加、删除、查找等功能，并通过回调函数通知控件值的更改。同时，通过哈希表和缓存机制提供了快速访问控件的能力。

Video4Linux2的视频设备video_device

struct video_device
{
#if defined(CONFIG_MEDIA_CONTROLLER)struct media_entity entity; // 媒体实体
#endif/* device ops */const struct v4l2_file_operations *fops; // 文件操作/* sysfs */struct device dev;        /* v4l device */ // 设备struct cdev *cdev;        /* character device */ // 字符设备struct v4l2_device *v4l2_dev;    /* v4l2_device parent */ // 父v4l2设备/* Only set parent if that can't be deduced from v4l2_dev */struct device *dev_parent;    /* device parent */ // 设备父节点/* Control handler associated with this device node. May be NULL. */struct v4l2_ctrl_handler *ctrl_handler; // 控制句柄/* vb2_queue associated with this device node. May be NULL. */struct vb2_queue *queue; // vb2队列/* Priority state. If NULL, then v4l2_dev->prio will be used. */struct v4l2_prio_state *prio; // 优先级状态/* 设备信息 */char name[32]; // 设备名称int vfl_type;    /* 设备类型 */int vfl_dir;    /* 接收器、发射器或mem-to-mem *//* 如果注册失败，则'minor'设置为-1 */int minor; // 次设备号u16 num; // 设备编号/* 使用位操作设置/清除/测试标志 */unsigned long flags; // 标志位/* 用于区分一个物理设备上的多个索引的属性 */int index; // 索引/* V4L2文件句柄 */spinlock_t        fh_lock; /* 所有v4l2_fhs的锁 */struct list_head    fh_list; /* struct v4l2_fh列表 *//* 内部设备调试标志，驱动程序不使用 */int dev_debug; // 设备调试标志/* 视频标准变量 */v4l2_std_id tvnorms;        /* 支持的电视制式 *//* 回调函数 */void (*release)(struct video_device *vdev); /* 释放函数指针 *//* ioctl回调函数 */const struct v4l2_ioctl_ops *ioctl_ops; /* ioctl函数指针 */DECLARE_BITMAP(valid_ioctls, BASE_VIDIOC_PRIVATE); /* 有效的ioctl *//* 序列化锁 */DECLARE_BITMAP(disable_locking, BASE_VIDIOC_PRIVATE); /* 禁用锁 */struct mutex *lock; /* 互斥锁 */};

这段代码定义了一个名为"video_device"的结构体，表示Video4Linux2的视频设备。以下是对结构体成员的分析：
entity：一个媒体实体结构体，用于与媒体控制器相关联。
fops：指向V4L2文件操作函数集的指针。
dev：一个设备结构体，表示V4L2设备。
cdev：字符设备结构体指针，用于注册字符设备。
v4l2_dev：指向父V4L2设备的指针。
dev_parent：设备父节点的指针。
ctrl_handler：与该设备节点关联的控制处理器。
queue：与该设备节点关联的vb2队列。
prio：优先级状态。如果为NULL，则使用v4l2_dev->prio。
name：设备名称。
vfl_type：设备类型。
vfl_dir：接收器、发射器或mem-to-mem。
minor：次设备号。
num：设备编号。
flags：标志位，使用位操作进行设置/清除/测试。
index：用于区分同一物理设备上的多个索引的属性。
fh_lock：所有v4l2_fh结构体的锁。
fh_list：存储v4l2_fh结构体的链表。
dev_debug：内部设备调试标志，驱动程序不使用。
tvnorms：支持的电视制式。
release：释放函数指针，用于在设备释放时调用。
ioctl_ops：指向V4L2 ioctl操作函数集的指针。
valid_ioctls：有效的ioctl集合。
disable_locking：禁用锁的位图。
lock：互斥锁指针，用于序列化访问设备。
该结构体用于描述Video4Linux2的视频设备，并包含了与设备操作、设备属性和设备状态相关的成员。它还提供了与设备节点关联的控制处理器、vb2队列以及与设备操作相关的回调函数和锁机制。

Video4Linux2 (V4L2) 异步子设备v4l2_async_subdev

struct v4l2_async_subdev {enum v4l2_async_match_type match_type; // 匹配类型union {struct {const struct device_node *node; // 设备节点} of;struct {const char *name; // 设备名称} device_name;struct {int adapter_id; // 适配器IDunsigned short address; // 地址} i2c;struct {bool (*match)(struct device *, struct v4l2_async_subdev *); // 自定义匹配函数void *priv; // 私有数据} custom;} match;/* v4l2-async 核心私有：不应该被驱动程序使用 */struct list_head list; // 链表

};

结构体 v4l2_async_subdev 用于表示 Video4Linux2 (V4L2) 异步子设备。以下是对其成员的分析：
对成员的解释如下：
entity：媒体实体结构体，用于与媒体控制器相关联。
notifier：异步通知对象，用于通知异步子设备的状态更改。
ops：子设备控制器操作集，包含了子设备的注册、注销、连接等操作。
links：链表，用于存储子设备与其他媒体实体之间的链接关系。
v4l2_dev：所属的 V4L2 设备。
vdev：设备节点，表示异步子设备的视频设备节点。
ctrl_handler：控制句柄，用于管理子设备的控制。
dev_debug：内部设备调试标志，用于调试目的，驱动程序不使用。
v4l2_async_subdev 结构体用于描述异步子设备的属性和状态，并提供了与该子设备相关的操作和控制句柄。它还包含了媒体实体和设备节点等关联信息，以及异步通知对象用于通知子设备的状态更改。

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