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v4l2_subdev 与 /dev/videoX 的关联

news 2025/6/13 17:45:37

1. 核心组件关联流程

步骤1：传感器驱动注册 `v4l2_subdev`

传感器驱动（如 ov5640.c）在 probe 阶段创建并注册 v4l2_subdev：

// drivers/media/i2c/ov5640.c
static int ov5640_probe(struct i2c_client *client)
{struct v4l2_subdev *sd;struct ov5640 *ov5640;// 分配subdev结构sd = devm_kzalloc(&client->dev, sizeof(*sd), GFP_KERNEL);// 初始化subdevv4l2_i2c_subdev_init(sd, client, &ov5640_subdev_ops);// 设置subdev名称和IDsnprintf(sd->name, sizeof(sd->name), "ov5640 %s", dev_name(&client->dev));// 注册subdev到V4L2核心err = v4l2_async_register_subdev(sd);// 实现subdev操作集static const struct v4l2_subdev_ops ov5640_subdev_ops = {.core = &ov5640_core_ops,.video = &ov5640_video_ops,.pad = &ov5640_pad_ops,};
}

关键点：

通过 v4l2_i2c_subdev_init() 绑定 I2C 客户端
实现 v4l2_subdev_ops 提供传感器控制接口
最终通过 v4l2_async_register_subdev() 注册到 V4L2 子系统

步骤2：桥梁驱动创建 `video_device`

SoC 的 CSI 接收器驱动（如 sun6i_csi.c）创建顶层设备：

// drivers/media/platform/sunxi/sun6i-csi/sun6i_csi.c
static int sun6i_csi_probe(struct platform_device *pdev)
{struct sun6i_csi *csi;// 分配video_devicecsi->vdev = video_device_alloc();// 配置video设备属性csi->vdev->fops = &sun6i_csi_fops;csi->vdev->ioctl_ops = &sun6i_csi_ioctl_ops;csi->vdev->v4l2_dev = &csi->v4l2_dev;csi->vdev->queue = &csi->queue;strscpy(csi->vdev->name, "sun6i-csi", sizeof(csi->vdev->name));// 注册video设备ret = video_register_device(csi->vdev, VFL_TYPE_VIDEO, -1);
}

关键点：

video_device_alloc() 分配设备结构
实现 fops 和 ioctl_ops 处理用户空间调用
video_register_device() 生成 /dev/videoX 节点

步骤3：建立 subdev 与 video_device 的关联

通过 media controller 或 async subdev 机制建立连接：

// 异步匹配示例 (drivers/media/platform/sunxi/sun6i-csi/sun6i_csi.c)
static int sun6i_csi_subdev_notifier_bound(struct v4l2_async_notifier *notifier,struct v4l2_subdev *subdev,struct v4l2_async_subdev *asd)
{struct sun6i_csi *csi = container_of(notifier, struct sun6i_csi, notifier);// 保存传感器subdev引用csi->sensor_sd = subdev;// 建立数据流链接media_create_pad_link(&subdev->entity, SENSOR_PAD_SRC,&csi->vdev->entity, CSI_PAD_SINK,MEDIA_LNK_FL_ENABLED);
}

步骤4：用户操作传递路径

当用户操作 /dev/videoX 时：

// 用户调用ioctl(VIDIOC_S_FMT)
sun6i_csi_ioctl_s_fmt(struct file *file, void *priv, struct v4l2_format *f)
{struct sun6i_csi *csi = video_drvdata(file);// 通过subdev调用传感器驱动struct v4l2_subdev_format fmt = {.which = V4L2_SUBDEV_FORMAT_ACTIVE,.format = /* 转换格式 */,};// 关键调用链：video_device -> subdevv4l2_subdev_call(csi->sensor_sd, pad, set_fmt, NULL, &fmt);
}

2. 关键关联机制

(1) 媒体控制器（Media Controller）

实体通过 media_entity 结构表示
使用 media_create_pad_link() 建立数据流路径

(2) 异步子设备注册

// 桥梁驱动配置异步匹配
static const struct v4l2_async_notifier_operations csi_async_ops = {.bound = sun6i_csi_subdev_notifier_bound,
};// 添加异步描述符
v4l2_async_notifier_add_subdev(&csi->notifier, &asd);

(3) 操作转发机制

// 核心转发函数 (drivers/media/v4l2-core/v4l2-subdev.c)
long v4l2_subdev_call(struct v4l2_subdev *sd, int o, int f, ...)
{// 通过函数指针调用具体实现if (sd && sd->ops->o && sd->ops->o->f)return sd->ops->o->f(sd, ...);
}

4. 典型场景示例

用户空间打开摄像头：

open("/dev/video0") → 调用 video_device->fops.open()
桥梁驱动通过 v4l2_subdev_call(sensor_sd, core, s_power, 1) 开启传感器
传感器驱动通过 I2C 发送上电序列

设置分辨率：

ioctl(VIDIOC_S_FMT) → video_device->ioctl_ops.vidioc_s_fmt_vid_cap()
桥梁驱动调用 v4l2_subdev_call(sensor_sd, video, s_fmt, &fmt)
传感器驱动通过 I2C 配置寄存器实现分辨率切换

5. 关键数据结构关系

struct video_device {const struct v4l2_file_operations *fops; // 文件操作struct v4l2_ioctl_ops *ioctl_ops;        // ioctl操作struct vb2_queue *queue;                  // 缓冲区队列struct media_entity entity;               // 媒体实体
};struct v4l2_subdev {const struct v4l2_subdev_ops *ops;       // 子设备操作集struct v4l2_subdev_video_ops *video;     // 视频操作struct media_entity entity;               // 媒体实体struct v4l2_async_subdev *asd;           // 异步描述
};