海思uvc_app源码学习笔记

前言

海思mpp例子里面的uvc_app源码学习笔记。
看了半天，以为是3516读取usb摄像头数据的，结果是实现一个usb摄像头的。可以搞个公对公的usb线测试下。
大概流程是从摄像头获取图像，进行处理或者编码，按照v4l2的标准操作字符设备实现图像的输出。基本思想是一个生产者和消费者的模型，用两个队列做图像缓冲区。

流程

读取配置文件，使用了一个开源的库iniparser库，配置文件格式是ini文件。

    if (create_config_svc("./uvc_app.conf") != 0)
    {
        goto ERR;
    }

UVC全称为USB Video Class，即：USB视频类，UAC全称为USB Audio Class，即：USB音频类。
创建分别用于存放图像或者声音的缓存，实质上是一个链表实现的队列。

    if (create_uvc_cache() != 0)
    {
        goto ERR;
    }
    if (g_uac)
    {
        if (create_uac_cache() != 0)
        {
            goto ERR;
        }
    }

初始化以及运行业务程序。

    if (get_hicamera()->init() != 0 ||
        get_hicamera()->open() != 0 ||
        get_hicamera()->run() != 0)
    {
        goto ERR;
    }

退出时释放资源等等。

hicamera

hicamera结构体可以看作相机或者最顶层方法的封装，包括初始化、打开、关闭、运行等。

static hicamera __hi_camera =
{
    .init = __init,
    .open = __open,
    .close = __close,
    .run = __run,
};

init初始化方法：初始化hiuvc、histream、hiuac、hiaudio。
open打开方法：打开hiuvc、hiaudio。
close关闭方法：关闭hiuvc、histream、hiuac、hiaudio。
run运行方法：启动两个线程运行hiuvc、hiuac。

histream

typedef struct histream
{
    struct stream_control_ops *mpi_sc_ops;
    struct processing_unit_ops *mpi_pu_ops;
    struct input_terminal_ops *mpi_it_ops;
    struct extension_unit_ops *mpi_eu_ops;
    int streaming;
    int exposure_auto_stall;
    int brightness_stall;
} histream;

static struct histream __hi_stream = {
    .mpi_sc_ops = NULL,
    .mpi_pu_ops = NULL,
    .mpi_it_ops = NULL,
    .mpi_eu_ops = NULL,
    .streaming = 0,
    .exposure_auto_stall = 0,
    .brightness_stall = 0,
};

结构体有些复杂，这里是和mpp驱动相关的部分，在sample_venc_config函数中进行注册。

HI_VOID sample_venc_config(HI_VOID)
{
    printf("\n@@@@@ HiUVC App Sample @@@@@\n\n");

    histream_register_mpi_ops(&venc_sc_ops, &venc_pu_ops, &venc_it_ops, HI_NULL);
}

static struct stream_control_ops venc_sc_ops = {
    .init = sample_venc_init,
    .startup = sample_venc_startup,
    .shutdown = sample_venc_shutdown,
    .set_idr = sample_venc_set_idr,
    .set_property = sample_venc_set_property,
};

这里是mpp初始化等等操作，是常规的处理流程。
sample_venc_init mpp初始化：初始化SYS和VB。
sample_venc_startup mpp流媒体开始：VPSS、VENC初始化，使用系统绑定处理图像，可以将原始数据或者编码后的数据放到UVC的队列里面。
sample_venc_shutdown mpp结束：关闭或者停止。

UVC图像节点设置的函数为sample_yuv_dump和SAMPLE_COMM_VENC_SaveData，前者将YUV数据放入节点中，后者将编码后的数据放入节点中，具体执行哪个函数由一个全局变量encoder_property控制，可以上位机进行。两个函数都是从free_queue节点中获取空闲图像缓存节点，存放数据放入到ok_queue队列中，是生产者。

static HI_VOID sample_yuv_dump(VIDEO_FRAME_S *pVBuf, FILE *g_pfd)
{
    PIXEL_FORMAT_E enPixelFormat = pVBuf->enPixelFormat;

    uvc_cache_t *uvc_cache = HI_NULL;
    frame_node_t *fnode = HI_NULL;

    sample_yuv_get_buf_size(pVBuf, &g_u32Size);
    g_pUserPageAddr = (HI_CHAR*)HI_MPI_SYS_Mmap(pVBuf->u64PhyAddr[0], g_u32Size);
    if (HI_NULL == g_pUserPageAddr)
    {
        goto ERR;
    }

    //get free cache node
    uvc_cache = uvc_cache_get();
    if (uvc_cache)
    {
        get_node_from_queue(uvc_cache->free_queue, &fnode);
    }

    if (!fnode)
    {
        goto ERR;
    }

    if (PIXEL_FORMAT_YVU_SEMIPLANAR_422 == enPixelFormat)
    {
        if (sample_yuv_sp422_to_p422(pVBuf, fnode) != HI_SUCCESS)
        {
            goto ERR;
        }
    }
    else if (PIXEL_FORMAT_YVU_SEMIPLANAR_420 == enPixelFormat)
    {
        sample_yuv_sp420_to_p420(pVBuf, fnode);
    }
    else
    {
    }

ERR:
    if (fnode)
    {
        put_node_to_queue(uvc_cache->ok_queue, fnode);
    }
    if (g_pUserPageAddr)
    {
        HI_MPI_SYS_Munmap(g_pUserPageAddr, g_u32Size);
        g_pUserPageAddr = HI_NULL;
    }
    return;
}

其他操作是一些设置相关的，暂不分析。

hiuvc

hiuvc是对UVC类操作的封装，这里涉及到V4L2的一些知识。

static hiuvc __hi_uvc =
{
    .init = __init,
    .open = __open,
    .close = __close,
    .run = __run,
};

打开方法：打开设备及一些初始化操作。

static int __open()
{
    const char *devpath = "/dev/video0";

    return open_uvc_device(devpath);
}

run运行方法：两个线程以死循环的形式分别跑了run_uvc_data，run_uvc_device函数。
这里需要注意的点是run_uvc_data和run_uvc_device都是使用select在等待前面open的同一个文件描述符，不过一个监听的是可以向其中写入数据，一个监听的是异常情况。
uvc_video_process_userptr是设备文件描述符可写时的处理函数，表示可以将图像视频数据输出，这里使用V4L2_MEMORY_USERPTR用户指针模式，内存由用户进行分配，V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OUTPUT表示视频图像输出。

static int uvc_video_process_userptr(struct uvc_device* dev)
{
    struct v4l2_buffer buf;
    int ret;

    // INFO("#############uvc_video_process_userptr\n");

    memset(&buf, 0, sizeof buf);
    buf.type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OUTPUT;
    buf.memory = V4L2_MEMORY_USERPTR;

    if ((ret = ioctl(dev->fd, VIDIOC_DQBUF, &buf)) < 0)
    {
        return ret;
    }

    uvc_video_fill_buffer_userptr(dev, &buf);

    if ((ret = ioctl(dev->fd, VIDIOC_QBUF, &buf)) < 0)
    {
        LOG("Unable to requeue buffer: %s (%d).\n", strerror(errno), errno);
        return ret;
    }

    return 0;
}

uvc_video_fill_buffer_userptr先获取用于输出图像的缓存，然后从ok_queue队列中取出已经存放好的图像，__waited_node数组指针用于存放上次的图像节点，然后放到free_queue队列中，表示该节点空闲可以再次使用，是消费者。
run_uvc_device运行uvc_events_process函数，主要是对UVC事件的处理函数。

模块分析

把代码大概划分一下模块