DM6446的视频前端VPFE驱动之ioctl控制（视频缓存区，CCDC，decoder)解析之二
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本文承接上文的主要内容，对视频缓存区队列的相关执行过程进行一个解析。先给出之前的应用层的调用流程
本文主要涉及到的命令为VIDIOC_QBUF，VIDIOC_DQBUF，VIDIOC_STREAMON。
1.VIDIOC_QBUF命令
这个命令实际的内容可理解为进行缓存区队列的入列操作。也许这样说比较抽象，但是看过源码后就很好理解。在源码中会调用videobuf_qbuf函数，其中主要由buf_prepare指针函数来完成缓存区队列的准备
static int buffer_prepare(struct videobuf_queue *q, struct videobuf_buffer *vb, enum v4l2_field field){vpfe_obj *vpfe = &vpfe_device;unsigned int buf_size;dev_dbg(vpfe_dev, "\nstarting buffer_prepare");if (device_type == TVP5146) {buf_size = VPFE_TVP5146_MAX_FBUF_SIZE;} else {buf_size = VPFE_MT9T001_MAX_FBUF_SIZE;}if (vb->state == STATE_NEEDS_INIT) {vb->width = vpfe->vwin.width; //720vb->height = vpfe->vwin.height; //576vb->size = buf_size; //216*4Kvb->field = field; //V4L2_FIELD_INTERLACED}vb->state = STATE_PREPARED;dev_dbg(vpfe_dev, "\nEnd of buffer_prepare");return 0;}我们可以发现，他将每一个缓存区的状态设置为了STATE_PREPARED。随后执行list_add_tail(&buf->stream,&q->stream);完成将缓存区的stream链表数据添加到整个缓存区队列的stream中。
2.VIDIOC_STREAMON命令
在完成之前的缓存区申请，已经mmap的相关操作之后，就会执行该命令行的系统调用，在这个命令行中，主要完成的是Dm6446的视频前端VPFE的相关硬件初始化，Tvp5416的初始化。
case VIDIOC_STREAMON: //启动视频流采集dev_dbg(vpfe_dev, "\nStarting VIDIOC_STREAMON ioctl");if (!fh->io_allowed) {ret = -EACCES;break;}if (vpfe->started) {ret = -EBUSY;break;}ret = videobuf_streamon(&vpfe->bufqueue);if (ret)break;down_interruptible(&vpfe->lock);/* get the current and next frame buffers *//* we expect at least one buffer is in driver at this point *//* if not, error is returned */if (list_empty(&vpfe->dma_queue)) {ret = -EIO;break;}dev_dbg(vpfe_dev, "cur frame %x.\n",(unsigned int)vpfe->dma_queue.next);vpfe->nextFrm = vpfe->curFrm = list_entry(vpfe->dma_queue.next, struct videobuf_buffer, queue);/* remove the buffer from the queue */list_del(&vpfe->curFrm->queue);vpfe->curFrm->state = STATE_ACTIVE;//确保有一个缓存区在缓存区队列中if (device_type == TVP5146) {/* sense the current video input standard */tvp5146_ctrl(TVP5146_CONFIG, &vpfe->tvp5146_params); //5146完成相关的配置frm_format = vpfe_device.ccdc_params_ycbcr.frm_fmt;image_window = vpfe_device.ccdc_params_ycbcr.win;/* configure the ccdc and resizer as needed *//* start capture by enabling CCDC and resizer */ccdc_config_ycbcr(&vpfe->ccdc_params_ycbcr); //ccdc配置为YCbCr格式} else {frm_format = vpfe_device.ccdc_params_raw.frm_fmt;image_window = vpfe_device.ccdc_params_raw.win;/* configure the ccdc and resizer as needed *//* start capture by enabling CCDC and resizer */ccdc_config_raw(&vpfe->ccdc_params_raw);/* enable internal timing generator */ccdc_vdhd_enable(TRUE);}/* setup the memory address for the frame buffer */ccdc_setfbaddr(((unsigned long)(vpfe->curFrm->boff)));//32-bit SDRAM starting address for CCD controller output/* enable CCDC */vpfe->field_id = 0;//设为0vpfe->started = TRUE;vpfe->mode_changed = FALSE;vpfe->field_offset = (vpfe->vwin.height - 2) * vpfe->vwin.width;ccdc_enable(TRUE);//启动CCDC进行视频的采集up(&vpfe->lock);dev_dbg(vpfe_dev, "started video streaming.\n");break;
首先会调用videobuf_streamon函数，在该函数中执行q->streaming = 1;//表示当前的缓存区队列已经处于视频流启动。随后进行缓存区链表的遍历，看当前缓存区是否已经处于STATE_PREPARED状态，因为之前已经执行VIDIOC_QBUF命令所以当前就会执行buffer_queue指针函数。
static void buffer_queue(struct videobuf_queue *q, struct videobuf_buffer *vb){vpfe_obj *vpfe = &vpfe_device;/* add the buffer to the DMA queue */dev_dbg(vpfe_dev, "\nstarting buffer_queue");list_add_tail(&vb->queue, &vpfe->dma_queue);//视频缓存区添加到DMA队列vb->state = STATE_QUEUED;dev_dbg(vpfe_dev, "\nEnding buffer_queue");}
在这部分代码中主要实现，将当前的缓存区的链表数据加入到vpfe实体的dma链表头中，完成所谓的入列操作。并将当前状态设置为STATE_QUEUED。以此形成dma带领多个缓存区实体（以链表的形式存在）如下图：
最终会在内核形成形成这样一个链表形式。
在VIDIOC_STREAMON命令中所做的内容还有获取当前视频帧缓存区和下一个帧的缓存区，使curfrm=nextfrm，随后就将Buffer[0]的queue从dma_queue的链表中去除，主要用于在中断中对当前数据帧所存放的缓存区进行调度。应该来说这是整个缓存区合理使用的核心所做。过会再中断函数中介绍。
当然CCDC和TVP5416的相关初始化也在该命令行完成，包括各种硬件寄存器的设置，这些是VPFE能否正常工作的前提所在。完成好相关的参数设置后，使用ccdc_enable（true )启动CCDC模块，开始视频流的采集。
3.依据我的分析，启动CCDC后会立马产生一个偶场数据采集的中断，CCDC的中断VINT0（在中断中优先级最高），中断的回调函数如下：
static irqreturn_t vpfe_isr(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs){vpfe_obj *vpfe = &vpfe_device;int fid;unsigned long jiffies_time = get_jiffies_64();struct timeval timevalue;int val = 0;val = ccdc_sbl_reset();/*Convert time representations between jiffies and struct timeval */jiffies_to_timeval(jiffies_time, &timevalue);dev_dbg(vpfe_dev, "\nStarting Davinci_vpfe\vpfe_isr...");if (frm_format == CCDC_FRMFMT_INTERLACED) {/* check which field we are in hardware */fid = ccdc_getfid(); //获取当前采集的场/* switch the software maintained field id */vpfe->field_id ^= 1;//field_id为1则结果为0，即vpfe->field_id=0为偶场，反之为1dev_dbg(vpfe_dev, "field id = %x:%x.\n", fid, vpfe->field_id);if (fid == vpfe->field_id) {/* we are in-sync here,continue */if (fid == 0) {/* even field */ //偶场/* One frame is just being captured. If the * next frame is available, release the current * frame and move on */if (vpfe->curFrm != vpfe->nextFrm) {/* Copy frame capture time value in * curFrm->ts */vpfe->curFrm->ts = timevalue;vpfe->curFrm->state = STATE_DONE;wake_up_interruptible(&vpfe-> curFrm->done);vpfe->curFrm = vpfe->nextFrm;}/* based on whether the two fields are stored * interleavely or separately in memory, * reconfigure the CCDC memory address */if (vpfe->field == V4L2_FIELD_SEQ_TB) {u32 addr = vpfe->curFrm->boff + vpfe->field_offset;ccdc_setfbaddr((unsigned long) addr);}} else if (fid == 1) {/* odd field *//* if one field is just being captured *//* configure the next frame *//* get the next frame from the empty queue *//* if no frame is available, *//* hold on to the current buffer */if (!list_empty(&vpfe->dma_queue) //奇场处理 && vpfe->curFrm == vpfe->nextFrm) {vpfe->nextFrm = list_entry(vpfe->dma_queue. next, struct videobuf_buffer, queue);list_del(&vpfe->nextFrm->queue);vpfe->nextFrm->state = STATE_ACTIVE;ccdc_setfbaddr((unsigned long) vpfe->nextFrm->boff);//奇数场奇数即一帧图像采集结束，更换ccdc采集的数据存放地址}if (vpfe->mode_changed) {ccdc_setwin(&image_window, frm_format, 2);/* update the field offset */vpfe->field_offset = (vpfe->vwin.height - 2) * vpfe->vwin.width;vpfe->mode_changed = FALSE;}}} else if (fid == 0) {/* even field *//* recover from any hardware out-of-sync due to *//* possible switch of video source *//* for fid == 0, sync up the two fids *//* for fid == 1, no action, one bad frame will *//* go out, but it is not a big deal */vpfe->field_id = fid;}} else if (frm_format == CCDC_FRMFMT_PROGRESSIVE) {dev_dbg(vpfe_dev, "\nframe format is progressive...");if (vpfe->curFrm != vpfe->nextFrm) {/* Copy frame capture time value in curFrm->ts */vpfe->curFrm->ts = timevalue;vpfe->curFrm->state = STATE_DONE;wake_up_interruptible(&vpfe->curFrm->done);vpfe->curFrm = vpfe->nextFrm;}}dev_dbg(vpfe_dev, "interrupt returned.\n");return IRQ_RETVAL(1);依旧我对这段中断程序的理解来说，先是执行偶场产生的中断（一帧数据VPFE会产生一个中断，但是隔行扫描时会出现奇偶两场的中断）所以在中断程序中会出现if的判断。
比起逐行的模式复杂很多。在中断程序中，偶场先到，然后会判断当前视频的帧缓存区是不是和下一个是一样（在启动前已经将当前的curfrm=nextfrm)，在奇数场中断到来时，首先查看dma_queue链表是否为空并判断当前和下一个缓存区帧是否一样，如果一样，就获取链表中的缓存区buffer[1]给nextfrm，去除当前缓存区在dma_queue的位置。同时对下一帧数据在DDR中的存储地址进行修改。当当前帧完成，也就是一下针对偶场开始时，会发现nextfrm不等于curfrm(即第一个缓存区已经存储了第一帧数据），则把存储了第一帧数据的缓存区buffer[0]设置为STATE_DONE，随后curfrm=nextfrm=buffer[1]。以此循环进行。虽然我们会发现出现dma_queue中的内容消失了，也就是说缓存区都放好了数据之后，都不在该链表中。后来才发现还会再做入列操作。
4.VIDIOC_DQBUF命令
intvideobuf_dqbuf(struct videobuf_queue *q, struct v4l2_buffer *b, int nonblocking)//nonblocking=0，缓存区出队列{struct videobuf_buffer *buf;int retval;down(&q->lock);retval = -EBUSY;if (q->reading)goto done;retval = -EINVAL;if (b->type != q->type)goto done;if (list_empty(&q->stream)) goto done;buf = list_entry(q->stream.next, struct videobuf_buffer, stream);//遍历查找下一个缓存区retval = videobuf_waiton(buf, nonblocking, 1);//阻塞处理if (retval < 0)goto done;switch (buf->state) {case STATE_ERROR:retval = -EIO;/* fall through */case STATE_DONE:if(q->pci)videobuf_dma_pci_sync(q->pci,&buf->dma);buf->state = STATE_IDLE;break;default:retval = -EINVAL;goto done;}list_del(&buf->stream);//从链表中去除当前buf的链表memset(b,0,sizeof(*b));videobuf_status(b,buf,q->type); done:up(&q->lock);return retval;}其实按照函数的执行流程，该函数应该先于中断函数执行，该函数先生遍历stream链表获取当前的缓存区这里理解为buffer[0]。然后进入写数据以阻塞的方式进行，启动等待队列，直到该进程被再次调度。而该等待队列的唤醒，恰恰在中断中进行，也就是一帧数据写入完成到buffer[0]时进行，同时在完成这一步之后，随后在应用程序中就会再次调用VIDIOC_QBUF这个命令，完成对当前以完成一帧数据存储的缓存区buffer[0]重新加入到dma_queue中，这就顺利解决了缓存区数据的循环写入。不会像之前理解的那样以为只有出列操作。总结就是，先启动后，缓存区出列操作，进入等待队列阻塞，直到完成一帧数据的写入哦，应用程序再对当前缓存区实现入列操作。故形成循环。
以上3篇博文都为自己阅读linux下面V4L2视频驱动架构下的源码所得，全部为自己总结。为整个项目的顺利进行打好基础。