DM6467的OV5642 Linux驱动程序开发（一）——V4L2框架结构

1 Vpif的V4L2 linux驱动程序框架

在linux中，使用V4L2框架来管理视频采集设备。V4L2框架主要包括两层：V4L2Device和V4L2 Subdevice，其中V4L2 Device是虚拟的设备，用以管理V4L2 Subdevice，而Subdevice才是真正的物理设备，例如各种视频AD芯片和sensor等。

在DM6467使用的linux内核中，使用VPIFcapture来管理一些子设备，包括TVP5150、TVP7002、THS7353和OV5642等，其驱动结构如下图所示。



从上图可以看出，对于ov5642的驱动程序编写有两种方式，一种是直接将ov5642作为video_device，另一种是将其作为subdevice供上一层调用。考虑到如果将ov5642直接作为video_device来编写驱动程序的话，那需要自己处理一些内存管理的问题，这比较复杂，所以我们采用第二种方法。

2 编写ov5642驱动程序

由于Linux中已经有了用于视频设备驱动程序的V4L2框架，在编写ov5642驱动程序时，主要功能就是对其进行初始化以及编写一些API函数。

首先，作为V4L2 subdevice，在ov5642的驱动程序中的以下函数是必须实现的。

函数名	功能
__init int ov5642_mod_init()	模块初始化
__exit void ov5642_mod_exit()	模块退出时清理内存
ov5642_probe()	注册时对设备进行探测
ov5642_remove()	移除设备时运行

然后，由于vpif要调用ov5642驱动程序，这过程中又会使用到另外一些函数，主要包括以下部分。

函数名	功能
ov5642_querystd()	查询ov5642支持的视频格式
ov5642_s_stream()	使能/关闭ov5642输出
ov5642_cropcap()	获取视频的裁剪功能
ov5642_s_std()	设置ov5642输出的视频格式

另外，由于ov5642是使用SCCB（可与I2C兼容）总线访问其寄存器，所以还需要编写寄存器访问函数，主要包括以下部分。

函数名	功能
reg_read()	读ov5642寄存器
reg_write()	写ov5642寄存器
ov5642_write_array()	向ov5642写一系列寄存器
reg_write16()	写16位寄存器

编写完所有基本API函数之后，使用以下代码将这些API函数传递给一些结构体，然后就可以实现内核的统一管理所有驱动程序。

// v4l2 子设备的视频操作函数 static const struct v4l2_subdev_video_ops ov5642_subdev_video_ops = { .querystd = ov5642_querystd, .s_stream = ov5642_s_stream, .cropcap = ov5642_cropcap, }; // v4l2子设备的核心操作函数 static const struct v4l2_subdev_core_ops ov5642_subdev_core_ops = { .s_std = ov5642_s_std, .g_chip_ident = ov5642_g_chip_ident, }; // v4l2子设备的所有API static const struct v4l2_subdev_ops ov5642_subdev_ops = { .core = &ov5642_subdev_core_ops, .video = &ov5642_subdev_video_ops, }; // 用于I2C驱动程序的结构体，定义ov5642的I2C设备ID，并添加到I2C设备表 static const struct i2c_device_id ov5642_id[] = { { "ov5642", 0 }, { } }; MODULE_DEVICE_TABLE(i2c, ov5642_id); // I2C设备的驱动程序函数 static struct i2c_driver ov5642_i2c_driver = { .driver = { .owner = THIS_MODULE, .name = "ov5642", }, .probe = ov5642_probe, .remove = ov5642_remove, .id_table = ov5642_id, }; // 定义模块初始化和退出时运行的函数 module_init(ov5642_mod_init); module_exit(ov5642_mod_exit);

系统上电时，内核在内存中解压并运行，这时首先会调用ov5642驱动程序中的初始化函数ov5642_mod_init()，添加I2C设备及I2C设备驱动程序，然后VPIF驱动程序初始化时会调用ov5642驱动程序中的ov5642_probe()函数，对ov5642进行一系列的初始化，并且注册为V4L2子设备。下图是Linux启动时的输出信息，从中可以看出驱动程序的运行过程。



现在已经实现的ov5642驱动程序的API函数还太少，还缺比如设置各种参数的函数，而且不能改变分辨率，只能是VGA，这在以后还需要修改。