本博文轉自http://www.cnblogs.com/sky-heaven/p/6904516.html，多謝分享。

USB video class（又稱為USB video device class or UVC）就是USB device class視訊產品在不需要安裝任何的驅動程式下即插即用，包括攝像頭、數字攝影機、模擬視訊轉換器、電視卡及靜態視訊相機。

最新的UVC版本為UVC 1.5，由USB-IF（USB Implementers Forum）定義包括基本協議及負載格式 

這個連結是Linux中對UVC支援的相關描述。http://www.ideasonboard.org/uvc/

V4L2：

Video4Linux或V4L是一個視訊擷取及裝置輸出API，以及Linux的驅動程式框架，支援很多USB攝像頭、電視調諧卡以及其他裝置。Video4Linux與Linux核心緊密整合，Video4Linux取名的靈感來自Video for Windows（有時候會縮寫為“V4W”），但兩者在技術上並沒有任何關係。

從兩個的介紹也能看出來這兩者之間的關係。

簡單的講V4L2就是用來管理UVC裝置的並且能夠提供視訊相關的一些API。那麼這些API怎麼使用或者能被誰使用呢。在Linux系統上有很多的開源軟體能夠支援V4L2。常見的又FFmpeg、OpenCV、Skype、Mplayer等等。

這樣一個UVC能夠進行視訊顯示的話應該滿足三個條件：

1 UVC的camera硬體支援

2 UVC驅動支援，包括USB裝置驅動以及v4l2的支援

3 上層的應用程式支援

linux UVC驅動是為了全面的支援UVC裝置。它包括V4L2核心驅動程式和使用者空間工具補丁。這個視訊裝置或者USB視訊類的USB裝置類的定義定義了在USB上的視訊流的功能。UVC型別的外設只需要一個通用的驅動支援就能夠正常工作，就像USB 大容量儲存裝置一樣。

UVC的linux  kernel驅動程式和支援的硬體裝置都在這裡有相關的描述：http://www.ideasonboard.org/uvc/。

判斷一個攝像頭是否屬於UVC規範可以使用如下方法：

1 使用lsusb命令或其他硬體資訊檢視工具，找出攝像頭的裝置號（Vendor ID）和產品號（Product ID）。

2 查詢是否有視訊類藉口資訊

lsusb -d VID：PID -v | grep "14 Video"

如果相容UVC，則會輸出類似資訊

bFunctionClass 14 Video

bInterfaceClass 14 Video

bInterfaceClass 14 Video

bInterfaceClass 14 Video

如果沒有以上資訊，則是non-UVC裝置。

1. Kernel配置：
Device Drivers  ---> <*> Multimediasupport  ---> <M>  Video For Linux  
Device Drivers  ---> <*> Multimediasupport  ---> [*]  Video capture adapters --->  [*]  V4L USB devices --->   <M>  USB Video Class (UVC)

--- V4L USB devices  :這裡還有很多特定廠商的driver.可供選擇。

分析：
 "USB Video Class(UVC)"：對應的driver是：uvcvideo.ko
"Video For Linux": 對應driver是：videodev.ko

安裝driver順序如下：
insmod v4l1_compat.ko
insmod videodev.ko
insmod uvcvideo.ko

driver會建立一個或多個主裝置號為81，次裝置號：0-255的裝置。
除了camera會建立為：/dev/videoX 之外，還有VBI裝置-/dev/vbiX.Radio裝置--/dev/radioX.
 

2. V4L2一些概念：
2.1：Video Input and Output:
video input and output是指device物理連線。
只有video 和VBI capture擁有input.
Radio裝置則沒有video input 和output.

2.2: Video Standards:
Video Device支援一個或多個Video 標準。

3. 使用V4L2程式設計：
使用V4L2(Video for Linux 2) API的過程大致如下：

Opening the device

Changing device properties, selecting a video and audio input,video standard, picture brightness a. o.

Negotiating a data format

Negotiating an input/output method

The actual input/output loop

Closing the device

3.1：開啟裝置：
fd = open("/dev/video0", O_RDWR, 0); //以阻塞模式開啟設想頭

3.2: 查詢裝置能力：Querying Capabilities:
因為V4L2可以對多種裝置程式設計，所以並不是所有API可以對所有裝置程式設計，哪怕是同類型的裝置，使用ioctl--VIDIOC_QUERYCAP去詢問支援什麼功能。

struct v4l2_capability cap;

rel = ioctl(fdUsbCam, VIDIOC_QUERYCAP,&cap);
if(rel != 0)
{

perror("ioctl VIDIOC_QUERYCAP");

return -1;

}

結構體如下：

struct v4l2_capability

{

 __u8 driver[16];

 __u8 card[32];

 __u8 bus_info[32];

 __u32 version;

 __u32 capabilities;

 __u32 reserved[4];

};
這裡面最重要的是：capabilities: 

標頭檔案linux/videodev2.h和kernel標頭檔案linux/videodev2.h中都有描述：

#define V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE 0x00000001 

#define V4L2_CAP_VIDEO_OUTPUT 0x00000002  

#define V4L2_CAP_VIDEO_OVERLAY 0x00000004  

#define V4L2_CAP_VBI_CAPTURE 0x00000010  

#define V4L2_CAP_VBI_OUTPUT 0x00000020  

#define V4L2_CAP_SLICED_VBI_CAPTURE 0x00000040 

#define V4L2_CAP_SLICED_VBI_OUTPUT 0x00000080 

#define V4L2_CAP_RDS_CAPTURE 0x00000100  

#define V4L2_CAP_VIDEO_OUTPUT_OVERLAY 0x00000200 

#define V4L2_CAP_HW_FREQ_SEEK 0x00000400  

#define V4L2_CAP_RDS_OUTPUT 0x00000800  

#define V4L2_CAP_TUNER 0x00010000  

#define V4L2_CAP_AUDIO 0x00020000  

#define V4L2_CAP_RADIO 0x00040000  

#define V4L2_CAP_MODULATOR 0x00080000  

#define V4L2_CAP_READWRITE            0x01000000 

#define V4L2_CAP_ASYNCIO              0x02000000 

#define V4L2_CAP_STREAMING            0x04000000 

這裡要說到VBI， Vertical Blanking Interval的縮寫 。電視訊號包括一部分非可視訊號，它不傳送可視資訊，因此被稱為ⅦI(垂直消隱期間)。VBI可以用於傳送其他資訊，通常是一種專用字幕訊號 
這和Blog 重顯率中所說暗合。

在這裡， V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE 說明裝置是個影象採集裝置，V4L2_CAP_STREAMING 說明是個Streaming裝置。
通常，攝像頭都支援以上兩個能力。

3.3：查詢當前捕獲格式：

 memset(&fmt, 0, sizeof(structv4l2_format));

fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

if (ioctl(fdUsbCam, VIDIOC_G_FMT, &fmt)< 0)

    {

       printf("get format failed\n");

       return -1;

    }
注意，此處，fmt是個in/out引數。
參見Kernel程式碼v4l2_ioctl.c中。此ioctl，它會首先判斷
fmt.type.
type型別和含義如下：

V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE     ：vid-cap

V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OVERLAY     ：vid-overlay

V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OUTPUT      :vid-out

V4L2_BUF_TYPE_VBI_CAPTURE       :vbi-cap

V4L2_BUF_TYPE_VBI_OUTPUT        : vbi-out

V4L2_BUF_TYPE_SLICED_VBI_CAPTURE  :sliced-vbi-cap

V4L2_BUF_TYPE_SLICED_VBI_OUTPUT  :sliced-vbi-out

V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OUTPUT_OVERLAY : vid-out-overlay
咱們是使用Video Cam的。所以用V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE

struct v4l2_format

{

 enum v4l2_buf_type type;

 union

 {

 struct v4l2_pix_format pix;

 struct v4l2_window win;

 struct v4l2_vbi_format vbi;

 struct v4l2_sliced_vbi_format sliced;

 __u8 raw_data[200];

 } fmt;

};
我們得到的資訊在v4l2_pix_format中。
你可以看到，寬，高，畫素格式。
其中畫素格式包括：

#define V4L2_PIX_FMT_RGB332 v4l2_fourcc('R','G','B','1') 

#define V4L2_PIX_FMT_RGB555 v4l2_fourcc('R','G','B','O') 

#define V4L2_PIX_FMT_RGB565 v4l2_fourcc('R','G','B','P') 

#define V4L2_PIX_FMT_RGB555X v4l2_fourcc('R','G','B','Q') 

#define V4L2_PIX_FMT_RGB565X v4l2_fourcc('R','G','B','R') 

#define V4L2_PIX_FMT_BGR24 v4l2_fourcc('B','G','R','3') 

#define V4L2_PIX_FMT_RGB24 v4l2_fourcc('R','G','B','3') 

#define V4L2_PIX_FMT_BGR32 v4l2_fourcc('B','G','R','4') 

#define V4L2_PIX_FMT_RGB32 v4l2_fourcc('R','G','B','4') 

#define V4L2_PIX_FMT_GREY v4l2_fourcc('G','R','E','Y') 

#define V4L2_PIX_FMT_YVU410 v4l2_fourcc('Y','V','U','9') 

#define V4L2_PIX_FMT_YVU420 v4l2_fourcc('Y','V','1','2') 

#define V4L2_PIX_FMT_YUYV v4l2_fourcc('Y','U','Y','V') 

#define V4L2_PIX_FMT_UYVY v4l2_fourcc('U','Y','V','Y') 

#define V4L2_PIX_FMT_YUV422P v4l2_fourcc('4','2','2','P') 

#define V4L2_PIX_FMT_YUV411P v4l2_fourcc('4','1','1','P') 

#define V4L2_PIX_FMT_Y41P v4l2_fourcc('Y','4','1','P') 

#define V4L2_PIX_FMT_NV12 v4l2_fourcc('N','V','1','2') 

#define V4L2_PIX_FMT_NV21 v4l2_fourcc('N','V','2','1') 

#define V4L2_PIX_FMT_YUV410 v4l2_fourcc('Y','U','V','9') 

#define V4L2_PIX_FMT_YUV420 v4l2_fourcc('Y','U','1','2') 

#define V4L2_PIX_FMT_YYUV v4l2_fourcc('Y','Y','U','V') 

#define V4L2_PIX_FMT_HI240 v4l2_fourcc('H','I','2','4') 

#define V4L2_PIX_FMT_HM12 v4l2_fourcc('H','M','1','2') 

#define V4L2_PIX_FMT_SBGGR8 v4l2_fourcc('B','A','8','1') 

#define V4L2_PIX_FMT_MJPEG v4l2_fourcc('M','J','P','G') 

#define V4L2_PIX_FMT_JPEG v4l2_fourcc('J','P','E','G') 

#define V4L2_PIX_FMT_DV v4l2_fourcc('d','v','s','d') 

#define V4L2_PIX_FMT_MPEG v4l2_fourcc('M','P','E','G') 

#define V4L2_PIX_FMT_WNVA v4l2_fourcc('W','N','V','A') 

#define V4L2_PIX_FMT_SN9C10X v4l2_fourcc('S','9','1','0') 

#define V4L2_PIX_FMT_PWC1 v4l2_fourcc('P','W','C','1') 

#define V4L2_PIX_FMT_PWC2 v4l2_fourcc('P','W','C','2') 

#define V4L2_PIX_FMT_ET61X251 v4l2_fourcc('E','6','2','5') 

fxxk,真TNND多。

請注意，此時取到的寬，高，畫素格式均正確。但不知為何，bytesperline卻為0。

3.4：設定當前捕獲格式 

fmt.fmt.pix.width =  640;

fmt.fmt.pix.height = 480;

fmt.fmt.pix.pixelformat=V4L2_PIX_FMT_YUYV;

rel = ioctl(fdUsbCam, VIDIOC_S_FMT, &fmt);

if (rel < 0)

{

printf("\nSet format failed\n");

return -1;

}

此時，再取當前捕獲格式，則一切正常。包括 bytesperline 

3.5：讀取Stream 設定。

struct v4l2_streamparm *setfps;

setfps=(struct v4l2_streamparm *) calloc(1, sizeof(structv4l2_streamparm));

memset(setfps, 0, sizeof(struct v4l2_streamparm));

setfps->type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; 

    rel = ioctl(fdUsbCam,VIDIOC_G_PARM, setfps);

    if(rel == 0)

    {

       printf("\n  Frame rate:  %u/%u\n",

            setfps->parm.capture.timeperframe.denominator,

            setfps->parm.capture.timeperframe.numerator

             );

    }

    else

    {

       perror("Unable to read out current framerate");

       return -1;

    }

注意： ioctl(fdUsbCam, VIDIOC_G_PARM,setfps); 引數3也是i/o 引數。必須要首先其type.
struct v4l2_streamparm
{
 enum v4l2_buf_type type;
 union
 {
 struct v4l2_captureparm capture;
 struct v4l2_outputparm output;
 __u8 raw_data[200];
 } parm;
};
type欄位描述的是在涉及的操作的型別。對於視訊捕獲裝置，應該為V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE。對於輸出裝置應該為V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OUTPUT。它的值也可以是V4L2_BUF_TYPE_PRIVATE，在這種情況下，raw_data欄位用來傳遞一些私有的，不可移植的，甚至是不鼓勵的資料給核心。 

enum v4l2_buf_type {
 V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE = 1,
 V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OUTPUT = 2,
 V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OVERLAY = 3,
 V4L2_BUF_TYPE_VBI_CAPTURE = 4,
 V4L2_BUF_TYPE_VBI_OUTPUT = 5,

 V4L2_BUF_TYPE_SLICED_VBI_CAPTURE = 6,
 V4L2_BUF_TYPE_SLICED_VBI_OUTPUT = 7,
 V4L2_BUF_TYPE_PRIVATE = 0x80,
};
咱們當然選用V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE

對於捕獲裝置而言，parm.capture欄位是要關注的內容，這個結構體如下：
struct v4l2_captureparm
    {
       __u32             capability;
       __u32             capturemode;
       structv4l2_fract  timeperframe;
       __u32             extendedmode;
       __u32          readbuffers;
       __u32             reserved[4];
   }; 

timeperframe欄位用於指定想要使用的幀頻率，它又是一個結構體：

    struct v4l2_fract{
       __u32  numerator;
       __u32  denominator;
    };
numerator和denominator所描述的係數給出的是成功的幀之間的時間間隔。
numerator 分子，denominator 分母。主要表達每次幀之間時間間隔。 numerator/denominator秒一幀。

3.6：設定Stream引數。(主要是採集幀數)
setfps->parm.capture.timeperframe.numerator=1;
setfps->parm.capture.timeperframe.denominator=60;
    rel = ioctl(fdUsbCam,VIDIOC_S_PARM, setfps);
if(rel != 0)
    {
       printf("\nUnable to Set FPS");
       return -1;
    }
當然，setfps的其它專案，都是之前使用VIDIOC_G_PARM取得的。

3.7：建立一組緩衝區(buf)
struct v4l2_requestbuffers rb;
memset(&rb, 0, sizeof(structv4l2_requestbuffers));
rb.count = 3;
rb.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
rb.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
rel = ioctl(fdUsbCam, VIDIOC_REQBUFS,&rb);
if (rel < 0)
{
       printf("Unable to allocate buffers: %d.\n",errno);
       return -1;
}

其中引數rb為：struct v4l2_requestbuffers:
struct v4l2_requestbuffers
{
 __u32 count;
 enum v4l2_buf_type type;
 enum v4l2_memory memory;
 __u32 reserved[2];
};
type 欄位描述的是完成的I/O操作的型別。通常它的值要麼是視訊獲得裝置的V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE，要麼是輸出裝置的V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OUTPUT

struct v4l2_memory:
enum v4l2_memory {
 V4L2_MEMORY_MMAP = 1,
 V4L2_MEMORY_USERPTR = 2,
 V4L2_MEMORY_OVERLAY = 3,
};

想要使用記憶體映謝的緩衝區，它將會把memory欄位置為V4L2_MEMORY_MMAP，count置為它想要使用的緩衝區的數目。

順便看看USB TO Serail:
Device Drivers  --->[*] USB support ---> <M>  USB Serial Converter support --->  <M>  USB Prolific 2303 Single Port SerialDriver

USB Prolific 2303 Single Port Serial Driver是指出支援pl2303晶片的USB 2serial.
pl2303.ko

USB Serial Converter support是基礎driver. 對應usbserial.ko

注1：ioctl中常用的cmd.

VIDIOC_REQBUFS：分配記憶體 
VIDIOC_QUERYBUF：把VIDIOC_REQBUFS中分配的資料快取轉換成實體地址 
VIDIOC_QUERYCAP：查詢驅動功能 
VIDIOC_ENUM_FMT：獲取當前驅動支援的視訊格式 
VIDIOC_S_FMT：設定當前驅動的頻捕獲格式 
VIDIOC_G_FMT：讀取當前驅動的頻捕獲格式 
VIDIOC_TRY_FMT：驗證當前驅動的顯示格式 
VIDIOC_CROPCAP：查詢驅動的修剪能力 
VIDIOC_S_CROP：設定視訊訊號的邊框 
VIDIOC_G_CROP：讀取視訊訊號的邊框 
VIDIOC_QBUF：把資料從快取中讀取出來 
VIDIOC_DQBUF：把資料放回快取佇列 
VIDIOC_STREAMON：開始視訊顯示函式 
VIDIOC_STREAMOFF：結束視訊顯示函式 
VIDIOC_QUERYSTD：檢查當前視訊裝置支援的標準，例如PAL或NTSC。 
VIDIOC_G_PARM ：得到Stream資訊。如幀數等。
VIDIOC_S_PARM:設定Stream資訊。如幀數等。

注2：
如何判斷某ioctl cmd所用引數型別：
例如：
ioctl-cmd:  VIDIOC_QUERYCAP.
它的返回引數型別ioctl(fd, cmd, 引數)。
首先想到的是從kernel Sourcev4l2_ioctl.c中看。但這比較麻煩，又個簡單辦法：可以在video2dev.h中看到：
#define VIDIOC_QUERYCAP _IOR ('V', 0, struct v4l2_capability)
即使用cmd為 VIDIOC_QUERYCAP 時，引數為structv4l2_capability 

V4L2是V4L的升級版本，linux下視訊裝置程式提供了一套介面規範。

常用的結構體在核心目錄include/linux/videodev2.h中定義

struct v4l2_requestbuffers  //申請幀緩衝，對應命令VIDIOC_REQBUFS
struct v4l2_capability      //視訊裝置的功能，對應命令VIDIOC_QUERYCAP
struct v4l2_input           //視訊輸入資訊，對應命令VIDIOC_ENUMINPUT
struct v4l2_standard        //視訊的制式，比如PAL，NTSC，對應命令VIDIOC_ENUMSTD
struct v4l2_format          //幀的格式，對應命令VIDIOC_G_FMT、VIDIOC_S_FMT等
struct v4l2_buffer          //驅動中的一幀影象快取，對應命令VIDIOC_QUERYBUF
struct v4l2_crop            //視訊訊號矩形邊框
v4l2_std_id                 //視訊制式

V4L2採用流水線的方式，操作更簡單直觀，基本遵循開啟視訊裝置、設定格式、處理資料、關閉裝置，更多的具體操作通過ioctl函式來實現。

1.開啟視訊裝置
在V4L2中，視訊裝置被看做一個檔案。使用open函式開啟這個裝置：
// 用非阻塞模式開啟攝像頭裝置
int cameraFd;
cameraFd = open("/dev/video0", O_RDWR | O_NONBLOCK, 0);
// 如果用阻塞模式開啟攝像頭裝置，上述程式碼變為：
//cameraFd = open("/dev/video0", O_RDWR, 0);
應用程式能夠使用阻塞模式或非阻塞模式開啟視訊裝置，如果使用非阻塞模式呼叫視訊裝置，即使尚未捕獲到資訊，驅動依舊會把快取（DQBUFF）裡的東西返回給應用程式。

2. 設定屬性及採集方式
開啟視訊裝置後，可以設定該視訊裝置的屬性，例如裁剪、縮放等。這一步是可選的。在Linux程式設計中，一般使用ioctl函式來對裝置的I/O通道進行管理：
 int ioctl (int __fd, unsigned long int __request, .../*args*/) ;
在進行V4L2開發中，常用的命令標誌符如下(some are optional)： 
•    VIDIOC_REQBUFS：分配記憶體 
•    VIDIOC_QUERYBUF：把VIDIOC_REQBUFS中分配的資料快取轉換成實體地址 
•    VIDIOC_QUERYCAP：查詢驅動功能 
•    VIDIOC_ENUM_FMT：獲取當前驅動支援的視訊格式 
•    VIDIOC_S_FMT：設定當前驅動的頻捕獲格式 
•    VIDIOC_G_FMT：讀取當前驅動的頻捕獲格式 
•    VIDIOC_TRY_FMT：驗證當前驅動的顯示格式 
•    VIDIOC_CROPCAP：查詢驅動的修剪能力 
•    VIDIOC_S_CROP：設定視訊訊號的邊框 
•    VIDIOC_G_CROP：讀取視訊訊號的邊框 
•    VIDIOC_QBUF：把資料從快取中讀取出來 
•    VIDIOC_DQBUF：把資料放回快取佇列 
•    VIDIOC_STREAMON：開始視訊顯示函式 
•    VIDIOC_STREAMOFF：結束視訊顯示函式 
•    VIDIOC_QUERYSTD：檢查當前視訊裝置支援的標準，例如PAL或NTSC。 
2.1檢查當前視訊裝置支援的標準
在亞洲，一般使用PAL（720X576）制式的攝像頭，而歐洲一般使用NTSC（720X480），使用VIDIOC_QUERYSTD來檢測：
v4l2_std_id std;
do {
        ret = ioctl(fd, VIDIOC_QUERYSTD, &std);
} while (ret == -1 && errno == EAGAIN);
switch (std) {
    case V4L2_STD_NTSC:
        //……
    case V4L2_STD_PAL:
        //……
}
2.2 設定視訊捕獲格式
當檢測完視訊裝置支援的標準後，還需要設定視訊捕獲格式，結構如下：
struct v4l2_format fmt;
memset ( &fmt, 0, sizeof(fmt) );
fmt.type                = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
fmt.fmt.pix.width       = 720;
fmt.fmt.pix.height      = 576;
fmt.fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_YUYV;
fmt.fmt.pix.field       = V4L2_FIELD_INTERLACED;
if (ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt) == -1) {
  return -1;
}

v4l2_format結構如下：
struct v4l2_format {
      enum v4l2_buf_type type; //資料流型別，必須永遠是V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
      union
      {
          struct v4l2_pix_format   pix;  
          struct v4l2_window        win;  
          struct v4l2_vbi_format   vbi;  
          __u8    raw_data[200];          
      } fmt;
};
struct v4l2_pix_format {
    __u32                   width;          // 寬，必須是16的倍數
    __u32                   height;         // 高，必須是16的倍數
    __u32                   pixelformat;   // 視訊資料儲存型別，例如是YUV4：2：2還是RGB
    enum v4l2_field         field;
    __u32                   bytesperline;
    __u32                   sizeimage;
    enum v4l2_colorspace    colorspace;
    __u32                   priv;
};
2.3 分配記憶體
接下來可以為視訊捕獲分配記憶體：
struct v4l2_requestbuffers  req;

req.count  = BUFFER_COUNT;
req.type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
req.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;

if (ioctl(fd, VIDIOC_REQBUFS, &req) == -1) {
      return -1;
}

v4l2_requestbuffers　結構如下：
struct v4l2_requestbuffers {
   u32                count;//快取數量,也就是說在快取佇列裡保持多少張照片
   enum v4l2_buf_type type; //資料流型別,必須永遠是V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
   enum v4l2_memory   memory;//V4L2_MEMORY_MMAP或V4L2_MEMORY_USERPTR
   u32                reserved[2];
};
2.4 獲取並記錄快取的物理空間
使用VIDIOC_REQBUFS，我們獲取了req.count個快取，下一步通過呼叫VIDIOC_QUERYBUF命令來獲取這些快取的地址，然後使用mmap函式轉換成應用程式中的絕對地址，最後把這段快取放入快取佇列：
 
typedef struct VideoBuffer {
    void   *start;
    size_t  length;
} VideoBuffer;

v4l2_buffer     結構如下：
struct v4l2_buffer {
        __u32                 index;
        enum v4l2_buf_type    type;
        __u32                 bytesused;
        __u32                 flags;
        enum v4l2_field       field;
        struct timeval        timestamp;
        struct v4l2_timecode  timecode;
        __u32                 sequence;
        /* memory location */
        enum v4l2_memory      memory;
        union {
                __u32            offset;
                unsigned long  userptr;
        } m;
        __u32                   length;
        __u32                   input;
        __u32                   reserved;
};
VideoBuffer*         buffers = calloc( req.count, sizeof(*buffers) );
struct v4l2_buffer  buf;

for (numBufs = 0; numBufs < req.count; numBufs++) 
{
    memset( &buf, 0, sizeof(buf) );
    buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
    buf.index = numBufs;
    // 讀取快取
    if (ioctl(fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf) == -1) {
        return -1;
    }

    buffers[numBufs].length = buf.length;
    // 轉換成相對地址
    buffers[numBufs].start = mmap(NULL, buf.length, PROT_READ | PROT_WRITE,
                                        MAP_SHARED,fd, buf.m.offset);

    if (buffers[numBufs].start == MAP_FAILED) {
        return -1;
    }

    // 放入快取佇列
    if (ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf) == -1) {
        return -1;
    }
}
2.5 視訊採集方式
作業系統一般把系統使用的記憶體劃分成使用者空間和核心空間，分別由應用程式管理和作業系統管理。應用程式可以直接訪問記憶體的地址，而核心空間存放的是供核心訪問的程式碼和資料，使用者不能直接訪問。v4l2捕獲的資料，最初是存放在核心空間的，這意味著使用者不能直接訪問該段記憶體，必須通過某些手段來轉換地址。
一共有三種視訊採集方式：使用read/write方式；記憶體對映方式和使用者指標模式。
read、write方式，在使用者空間和核心空間不斷拷貝資料，佔用了大量使用者記憶體空間，效率不高。
記憶體對映方式：把裝置裡的記憶體對映到應用程式中的記憶體控制元件，直接處理裝置記憶體，這是一種有效的方式。上面的mmap函式就是使用這種方式。
使用者指標模式：記憶體片段由應用程式自己分配。這點需要在v4l2_requestbuffers裡將memory欄位設定成V4L2_MEMORY_USERPTR。
2.6 處理採集資料
V4L2有一個數據快取，存放req.count數量的快取資料。資料快取採用FIFO的方式，當應用程式呼叫快取資料時，快取佇列將最先採集到的視訊資料快取送出，並重新採集一張視訊資料。這個過程需要用到兩個ioctl命令,VIDIOC_DQBUF和VIDIOC_QBUF：
struct v4l2_buffer buf;
memset(&buf,0,sizeof(buf));
buf.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
buf.memory=V4L2_MEMORY_MMAP;
buf.index=0;
//讀取快取
if (ioctl(cameraFd, VIDIOC_DQBUF, &buf) == -1)
{
    return -1;
}
//…………視訊處理演算法
//重新放入快取佇列
if (ioctl(cameraFd, VIDIOC_QBUF, &buf) == -1) {
    return -1;
}

3. 關閉視訊裝置
使用close函式關閉一個視訊裝置
close(cameraFd)
如果使用mmap,最後還需要使用munmap方法。

下面是damo程式（經過實際驗證，修改了網上的例程的錯誤）
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
#include <getopt.h>           
#include <fcntl.h>            
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <malloc.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/ioctl.h>

#include <asm/types.h>        
#include <linux/videodev2.h>

#define CAMERA_DEVICE "/dev/video0"
#define CAPTURE_FILE "frame.jpg"

#define VIDEO_WIDTH 640
#define VIDEO_HEIGHT 480
#define VIDEO_FORMAT V4L2_PIX_FMT_YUYV
#define BUFFER_COUNT 4

typedef struct VideoBuffer {
    void   *start;
    size_t  length;
} VideoBuffer;

int main()
{
    int i, ret;

    // 開啟裝置
    int fd;
    fd = open(CAMERA_DEVICE, O_RDWR, 0);
    if (fd < 0) {
        printf("Open %s failed\n", CAMERA_DEVICE);
        return -1;
    }

    // 獲取驅動資訊
    struct v4l2_capability cap;
    ret = ioctl(fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap);
    if (ret < 0) {
        printf("VIDIOC_QUERYCAP failed (%d)\n", ret);
        return ret;
    }
    // Print capability infomations
    printf("Capability Informations:\n");
    printf(" driver: %s\n", cap.driver);
    printf(" card: %s\n", cap.card);
    printf(" bus_info: %s\n", cap.bus_info);
    printf(" version: %08X\n", cap.version);
    printf(" capabilities: %08X\n", cap.capabilities);

    // 設定視訊格式
    struct v4l2_format fmt;
    memset(&fmt, 0, sizeof(fmt));
    fmt.type                = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    fmt.fmt.pix.width       = VIDEO_WIDTH;
    fmt.fmt.pix.height      = VIDEO_HEIGHT;
    fmt.fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_YUYV;
    fmt.fmt.pix.field       = V4L2_FIELD_INTERLACED;
    ret = ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt);
    if (ret < 0) {
        printf("VIDIOC_S_FMT failed (%d)\n", ret);
        return ret;
    }

    // 獲取視訊格式
    ret = ioctl(fd, VIDIOC_G_FMT, &fmt);
    if (ret < 0) {
        printf("VIDIOC_G_FMT failed (%d)\n", ret);
        return ret;
    }
    // Print Stream Format
    printf("Stream Format Informations:\n");
    printf(" type: %d\n", fmt.type);
    printf(" width: %d\n", fmt.fmt.pix.width);
    printf(" height: %d\n", fmt.fmt.pix.height);
    char fmtstr[8];
    memset(fmtstr, 0, 8);
    memcpy(fmtstr, &fmt.fmt.pix.pixelformat, 4);
    printf(" pixelformat: %s\n", fmtstr);
    printf(" field: %d\n", fmt.fmt.pix.field);
    printf(" bytesperline: %d\n", fmt.fmt.pix.bytesperline);
    printf(" sizeimage: %d\n", fmt.fmt.pix.sizeimage);
    printf(" colorspace: %d\n", fmt.fmt.pix.colorspace);
    printf(" priv: %d\n", fmt.fmt.pix.priv);
    printf(" raw_date: %s\n", fmt.fmt.raw_data);

    // 請求分配記憶體
    struct v4l2_requestbuffers reqbuf;
    
    reqbuf.count = BUFFER_COUNT;
    reqbuf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    reqbuf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
    
    ret = ioctl(fd , VIDIOC_REQBUFS, &reqbuf);
    if(ret < 0) {
        printf("VIDIOC_REQBUFS failed (%d)\n", ret);
        return ret;
    }

    // 獲取空間
    VideoBuffer*  buffers = calloc( reqbuf.count, sizeof(*buffers) );
    struct v4l2_buffer buf;

    for (i = 0; i < reqbuf.count; i++) 
    {
        buf.index = i;
        buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
        buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
        ret = ioctl(fd , VIDIOC_QUERYBUF, &buf);
        if(ret < 0) {
            printf("VIDIOC_QUERYBUF (%d) failed (%d)\n", i, ret);
            return ret;
        }

        // mmap buffer
        framebuf[i].length = buf.length;
        framebuf[i].start = (char *) mmap(0, buf.length, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, buf.m.offset);
        if (framebuf[i].start == MAP_FAILED) {
            printf("mmap (%d) failed: %s\n", i, strerror(errno));
            return -1;
        }
    
        // Queen buffer
        ret = ioctl(fd , VIDIOC_QBUF, &buf);
        if (ret < 0) {
            printf("VIDIOC_QBUF (%d) failed (%d)\n", i, ret);
            return -1;
        }

        printf("Frame buffer %d: address=0x%x, length=%d\n", i, (unsigned int)framebuf[i].start, framebuf[i].length);
    }

    // 開始錄製
    enum v4l2_buf_type type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    ret = ioctl(fd, VIDIOC_STREAMON, &type);
    if (ret < 0) {
        printf("VIDIOC_STREAMON failed (%d)\n", ret);
        return ret;
    }

    // Get frame
    ret = ioctl(fd, VIDIOC_DQBUF, &buf);
    if (ret < 0) {
        printf("VIDIOC_DQBUF failed (%d)\n", ret);
        return ret;
    }

    // Process the frame
    FILE *fp = fopen(CAPTURE_FILE, "wb");
    if (fp < 0) {
        printf("open frame data file failed\n");
        return -1;
    }
    fwrite(framebuf[buf.index].start, 1, buf.length, fp);
    fclose(fp);
    printf("Capture one frame saved in %s\n", CAPTURE_FILE);

    // Re-queen buffer
    ret = ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
    if (ret < 0) {
        printf("VIDIOC_QBUF failed (%d)\n", ret);
        return ret;
    }

    // Release the resource
    for (i=0; i< 4; i++) 
    {
        munmap(framebuf[i].start, framebuf[i].length);
    }

    close(fd);
    printf("Camera test Done.\n");
    return 0;
}
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

附件：
void *mmap(void *start, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
int munmap(void *start, size_t length);
引數說明：
——start：對映區的開始地址。
——length：對映區的長度。
——prot：期望的記憶體保護標誌，不能與檔案的開啟模式衝突。是以下的某個值，可以通過or運算合理地組合在一起
　　    —PROT_EXEC //頁內容可以被執行
　　    —PROT_READ //頁內容可以被讀取
　　    —PROT_WRITE //頁可以被寫入
        —PROT_NONE //頁不可訪問
——flags：指定對映物件的型別，對映選項和對映頁是否可以共享。它的值可以是一個或者多個以下位的組合體
　    —MAP_FIXED //使用指定的對映起始地址，如果由start和len引數指定的記憶體區重疊於現存的對映空間，重疊部分將會被丟棄。如果指定的起始地址不可用，操作將會失敗。並且起始地址必須落在頁的邊界上。
　    —MAP_SHARED //與其它所有對映這個物件的程序共享對映空間。對共享區的寫入，相當於輸出到檔案。直到msync()或者munmap()被呼叫，檔案實際上不會被更新。
　    —MAP_PRIVATE //建立一個寫入時拷貝的私有對映。記憶體區域的寫入不會影響到原檔案。這個標誌和以上標誌是互斥的，只能使用其中一個。
　    —MAP_DENYWRITE //這個標誌被忽略。
　    —MAP_EXECUTABLE //同上
　    —MAP_NORESERVE //不要為這個對映保留交換空間。當交換空間被保留，對對映區修改的可能會得到保證。當交換空間不被保留，同時記憶體不足，對對映區的修改會引起段違例訊號。
　    —MAP_LOCKED //鎖定對映區的頁面，從而防止頁面被交換出記憶體。
　    —MAP_GROWSDOWN //用於堆疊，告訴核心VM系統，對映區可以向下擴充套件。
　    —MAP_ANONYMOUS //匿名對映，對映區不與任何檔案關聯。
　    —MAP_ANON //MAP_ANONYMOUS的別稱，不再被使用。
　    —MAP_FILE //相容標誌，被忽略。
　    —MAP_32BIT //將對映區放在程序地址空間的低2GB，MAP_FIXED指定時會被忽略。當前這個標誌只在x86-64平臺上得到支援。
　    —MAP_POPULATE //為檔案對映通過預讀的方式準備好頁表。隨後對對映區的訪問不會被頁違例阻塞。
　    —MAP_NONBLOCK //僅和MAP_POPULATE一起使用時才有意義。不執行預讀，只為已存在於記憶體中的頁面建立頁表入口。
——fd：有效的檔案描述詞。如果MAP_ANONYMOUS被設定，為了相容問題，其值應為-1。
——offset：被對映物件內容的起點。

返回值：
    成功執行時，mmap()返回被對映區的指標，munmap()返回0。
    失敗時，mmap()返回MAP_FAILED[其值為(void *)-1]，munmap返回-1。errno被設為以下的某個值。