企业官网建设流程全解析

用户空间通常按下面的顺序操作：

用户空间 │ │ioctl(VIDIOC_QBUF/DQBUF/...)▼ video_device │ │ fops ▼ v4l2_file_operations │ │.unlocked_ioctl=video_ioctl2 ▼video_ioctl2()│ ▼__video_do_ioctl()│ │ 根据 cmd 分发 ▼ v4l2_ioctl_ops │ ├──.vidioc_reqbufs ├──.vidioc_qbuf ├──.vidioc_dqbuf ├──.vidioc_streamon └──.vidioc_streamoff │ ▼vb2_ioctl_xxx()│ ▼ VB2 层 │ ▼ DMA/Camera 驱动

1. 先通过VIDIOC_S_FMT设置采集格式，驱动会初始化 vb2_queue，主要确定:
   • 队列是单平面还是多平面采集
   • 支持 MMAP、USERPTR、DMABUF
   • buffer使用连续DMA内存
   • 绑定vb2的ops，后续REQBUFS/QBUF/STREAMON需要这些回调
2. 通过VIDIOC_REQBUFS申请buffer
   • 设置非一致性 DMA 内存标志
   • 交给 VB2 框架处理，最终调用vb2_queue里的vb2_ops
   • 通过 vb2_q.ops->queue_setup()，确定实际 buffer 数量、plane 数量以及每个 plane 的大小
   • 对MMAP类型，VB2 框架调用__vb2_queue_alloc为每个buffer分配连续 DMA 内存
3. 通过VIDIOC_QUERYBUF查询每个 buffer 的长度和 mmap offset，然后mmap映射到用户空间。
4. VIDIOC_QBUF
   • 先调用v4l2_ioctl_ops->vb2_ioctl_qbuf，这个函数会根据用户每次Qbuffer的数量，把对应的buffer加入到vb2_queue的queue_list，如果此时还没有STEAMON，只会调用vb2->q.ops->buf_prepare,如果在开流后继续QBUF,还会调用 vb2->q.ops->buf_queue

     cap_vb2_buffer_prepare()：检查每个 plane 是否足够大，并设置本次采集的有效数据大小。
     cap_vb2_buffer_queue()：取得 DMA 物理地址将buffer加入out_pending待采集队列

5. VIDIOC_STREAMON
   • 先调用 IOCTL 的vidioc_streamon，设置上游采集格式
   • VB2 遍历之前的 queue_list，每个buffer会被设置为ACTIVE，然后再调用vb2->q.ops->buf_queue，将所有的buffer加入out_pending待采集队列
   • 再调用vb2->q.ops->start_streaming,以下是公司的设计：

     1. 检查buffer数量，要求至少有两个已经交给驱动的buffer
     2. 为 discard_buffer 分配内存，并把2个buffer加入out_discard链表(当用户 buffer 供应不上时，DMA 会写入这些 discard buffer。)
     3. 从out_pending头取出第一个buffer,把它的DMA地址写入硬件,最后从out_pending 移到 out_active

   • 此时一帧写完，触发中断，会调用bridge注册中断服务函数csi_dma_buffer_done(),最终通过函数指针回调了dma注册的csi_dma_frame_done()

     csi_dma_frame_done()：采集完成，已经移入了out_active

     1. 判断该buf为discard还是用户buf，如果是discard,把它从out_active链表移动到out_discard中，不能交给用户，不会调用vb2_buffer_done()
     2. 如果是正常buf，从out_active中移除，然后调用vb2_buffer_done(),把buffer状态从ACTIVE改为DONE,加入VB2的done_list中,唤醒正在等待DQBUF的用户进程。
     3. 处理完当前帧,立即给硬件配置下一块buffer,如果此时out_pending和out_discard都为空,直接退出;如果out_pending为空，discard不为空,从out_discard内部取一个buffer,移动到out_active;如果out_pending不为空,从out_pending取下一块用户buffer,将它的DMA地址写入硬件,将它移入out_active

     中断前： out_active： buf0 out_pending： buf1 → buf2 → buf3 中断后： done_list： buf0 out_active： buf1 out_pending： buf2 → buf3

6. VIDIOC_DQBUF
   • 先调用v4l2_ioctl_ops->vb2_ioctl_dqbuf,等待done_list中出现buffer,如果为空,进程进入睡眠等待唤醒
   • 当vb2_buffer_done()把buffer加入done_list后,从done_list取出第一个buffer
   • 将采集到的结构填回用户参数,从queued_list中删除该buffer
   • 把buffer状态改为DEQUEUED,此时用户拥有这块buffer,可以读取数据
   • 当用户再次QBUF后,又把这块buffer交给驱动,重新进入out_pending

     DQBUF 前： queued_list：buf0 → buf1 → buf2 → buf3 done_list： buf0 DQBUF(buf0) 后： queued_list：buf1 → buf2 → buf3 done_list： 空

简要的流程为：

VIDIOC_S_FMT （设置采集格式、初始化 VB2 队列） ↓ VIDIOC_REQBUFS （申请 Buffer、分配 DMA 内存） ↓ VIDIOC_QUERYBUF + mmap （查询 Buffer 信息并映射到用户空间） ↓ VIDIOC_QBUF （Buffer 加入 queued_list，交给驱动使用） ↓ VIDIOC_STREAMON （queued_list → out_pending → out_active，启动 DMA 采集） ↓ 帧结束中断 （out_active → done_list） ↓ VIDIOC_DQBUF （用户取回包含一帧图像的 Buffer） ↓ 处理完成后再次 VIDIOC_QBUF