基于Linux操作系統的視頻采集卡驅動程序設計

4.2 驅動程序的實現

下面討論視頻采集卡驅動程序的具體實現。

4.2.1 PCI驅動程序

本文采用的視頻采集卡是基于PCI總線的，因此在這里首先討論PCI驅動程序的結構。

PCI設備是無跳線設備，可在引導階段自動配置。這樣設備驅動程序必須能夠訪問設備中的配置信息以便完成初始化。對于PCI設備來說，這些工作無需探測就可以完成[1][5]。

所有的PCI設備都有至少256字節的地址空間，前64字節是標準化的，其余的是設備相關的。這個空間也叫做PCI配置空間，它包含廠商標識，設備標識，設備類別，基地址寄存器，中斷引腳等等，編寫PCI的驅動程序就是利用這些域與設備進行“溝通”。

盡管PCI設備千差萬別，但是控制他們的結構基本是類似的。

1)為了正確注冊到內核，所有的PCI驅動程序需要創建pci_driver結構體，該結構體由許多回調函數和變量組成。初始化該結構體如下：

struct pci_driver saa7146_v4l2_driver = {

name: "saa7146 v4l2",

id_table: saa7146_v4l2_pci_tbl,

probe: saa7146_v4l2_init_one,

remove: saa7146_v4l2_remove_one,

suspend: saa7146_v4l2_suspend,

resume: saa7146_v4l2_resume,

};

為了把struct pci_driver注冊到PCI核心，需要調用以其為參數的pci_module_init函數:

pci_module_init(saa7146_v4l2_driver);

2)如果上述函數返回為0，表示初始化成功，此時在驅動程序可以訪問PCI設備的任何設備資源之前（I/O區域或中斷），驅動程序必須調用pci_enable_device函數：

int pci_enable_device(struct pci_dev *dev);

3)上述函數將激活設備，此時驅動程序就需要讀取或寫入三個地址空間：內存，I/O端口，配置空間。Linux把I/O空間和內存空間都看作是系統的資源，使用前必須申請，即在系統中進行登記，避免資源使用的混亂。簡述如下：

首先調用pci_resource_start（）和pci_resource_len（）函數獲取資源信息，然后調用 request_mem_region（）函數分配I/O內存區域，為了確保該內存對內核而言是可訪問的，必須還要建立映射，映射的建立由 ioremap（）函數完成，這樣設備驅動程序就可以訪問任意的I/O內存地址。

4）與設備通信，即通過訪問I/O內存的函數，諸如writel(),readl()等；以及進行I2C操作的函數對SAA7111a進行初始化。

4.2.2 驅動模塊的設計與實現

采集卡驅動程序主要由saa7146_v4l2,v4l2_extension,saa7111a三個模塊構成，這三個模塊都要調用i2c- core模塊（Kernel提供）中的函數，即它們依賴于i2c-core模塊；saa7111a模塊具體負責通過I2C控制SAA7111a芯片，v4l2_extension模塊依賴于saa7146_v4l2模塊，它把自己注冊到saa7146核心模塊中。

重要數據結構聲明

采集設備的擴展部分結構：

struct saa7146_v4l2_extension{

char name[64]; /* 設備名 */

struct saa7146_v4l2_extension_ioctls* ioctls;

u32 irq_mask; /* 擴展部分處理的IRQ */

void (*irq_func)(struct capture_device*, u32* irq_mask);

/* 擴展部分的函數主要就是ioctl（）用于實現各種類型硬件控制 */

int (*ioctl)(void *id, unsigned int cmd, void *arg);

};

采集設備核心結構：

struct capture_device{

struct v4l2_device v4l2;

struct v4l2_capability capability;

struct pci_dev *pci_device;

……

}