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UVC协议文档网址：https://www.usb.org/documents?search=&type%5B0%5D=55&items_per_page=50

主要下载USB Video Class 1_5，关注下载zip包中的UVC 1.5 Class specification.pdf文件，里面有接口相关的解释。

Android盒子控制摄像头项目已经差不多4年了，很多知识点已经忘记，现在重新温固一遍，下面两篇文章可以帮助回顾。

https://my.oschina.net/u/2007478/blog/968470

https://blog.csdn.net/go_str/article/details/80844175

下边两个网址中可以找到代码中各种结构体的解释：

https://www.kernel.org/doc/html/v4.13/media/v4l-drivers/uvcvideo.html

https://www.linuxtv.org/downloads/legacy/video4linux/API/V4L2_API/spec-single/v4l2.html

1、Linux kernel下的UVC

我们先从Android官网git clone一下kernel的源码：

https://android.googlesource.com/kernel/goldfish/

git clone https://android.googlesource.com/kernel/goldfish

clone到本地之后就可以通过Source Insight查看源码了。查看源码之前先project -> rebuild project，这样代码中各对象之间可以点击跳转。

1.1 初始化

goldfish\drivers\media\usb\uvc\uvc_driver.c

static int __init uvc_init(void){int ret;ret = usb_register(&uvc_driver.driver);return 0;}struct uvc_driver uvc_driver = {.driver = {.name= "uvcvideo",.probe= uvc_probe,.disconnect= uvc_disconnect,.suspend= uvc_suspend,.resume= uvc_resume,.reset_resume= uvc_reset_resume,.id_table= uvc_ids,.supports_autosuspend = 1,},};

在入口函数uvc_init中，核心的一行是usb_register，也就是注册USB设备，在注册完成之后会调用uvc_probe函数。

goldfish\include\linux\usb.h

struct usb_driver {const char *name;int (*probe) (struct usb_interface *intf,      const struct usb_device_id *id);

看看这个uvc_probe函数：

goldfish\drivers\media\usb\uvc\uvc_driver.c

static int uvc_probe(struct usb_interface *intf,     const struct usb_device_id *id){struct usb_device *udev = interface_to_usbdev(intf);struct uvc_device *dev;int ret;if (id->idVendor && id->idProduct)uvc_trace(UVC_TRACE_PROBE, "Probing known UVC device %s ""(%04x:%04x)\n", udev->devpath, id->idVendor,id->idProduct);elseuvc_trace(UVC_TRACE_PROBE, "Probing generic UVC device %s\n",udev->devpath);        uvc_parse_control(dev);//1    v4l2_device_register(&intf->dev, &dev->vdev);//2    uvc_ctrl_init_device(dev);//3    uvc_scan_device(dev);    uvc_register_chains(dev);    usb_set_intfdata(intf, dev);    ret = uvc_status_init(dev);    usb_enable_autosuspend(udev);}

每一个摄像头设备在底层初始化完成之后，都会有一个vendorId和productId。
uvc_parse_control会根据设备的vendorId和productId去对特定厂商的摄像头做一些适配。
v4l2_device_register，该方法将设备注册到v4l2，v4l2是Video for linux2的简称，为linux中关于视频设备的内核驱动。该方法在goldfish\drivers\media\v4l2-core\v4l2-device.c中。
uvc_ctrl_init_device，初始化设备控制。

1.2 初始化设备控制

这里是我们需要重点关注的。可以先跟踪一下这个调用栈。

goldfish\drivers\media\usb\uvc\uvc_ctrl.c

int uvc_ctrl_init_device(struct uvc_device *dev){    list_for_each_entry(entity, &dev->entities, list) {struct uvc_control *ctrl;unsigned int bControlSize = 0, ncontrols;__u8 *bmControls = NULL;//第一部分if (UVC_ENTITY_TYPE(entity) == UVC_VC_EXTENSION_UNIT) {bmControls = entity->extension.bmControls;bControlSize = entity->extension.bControlSize;} else if (UVC_ENTITY_TYPE(entity) == UVC_VC_PROCESSING_UNIT) {bmControls = entity->processing.bmControls;bControlSize = entity->processing.bControlSize;} else if (UVC_ENTITY_TYPE(entity) == UVC_ITT_CAMERA) {bmControls = entity->camera.bmControls;bControlSize = entity->camera.bControlSize;}//第二部分/* Initialize all supported controls */ctrl = entity->controls;for (i = 0; i < bControlSize * 8; ++i) {if (uvc_test_bit(bmControls, i) == 0)continue;ctrl->entity = entity;ctrl->index = i;uvc_ctrl_init_ctrl(dev, ctrl);ctrl++;}}}

1.2.1 ENTITY类型过滤

用于区分终端类型，重点关注UVC_ITT_CAMERA类型，看看这个类型在UVC协议文档里面的定义：

摄像头传感器，仅用于描述摄像头终端。那么代码里面的描述是：

goldfish\include\uapi\linux\usb\video.h

/* B.2. Input Terminal Types */#define UVC_ITT_VENDOR_SPECIFIC0x0200#define UVC_ITT_CAMERA0x0201#define UVC_ITT_MEDIA_TRANSPORT_INPUT0x0202

1.2.2 初始化uvc_control

从第一部分中取出camera.bmControls和camera.bControlSize，这两个变量是干嘛的呢，还是看协议文档：
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-fiCTUia0-1593603543308)(https://ftp.bmp.ovh/imgs/2020/06/8968c359b0b5fc9b.png)]
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-zcNwSHhb-1593603543310)(https://ftp.bmp.ovh/imgs/2020/06/fdf441b15a72d2f9.png)]

bControlSize是对应着bmControls的位大小；
bmControls对应着摄像头支持的控制参数，如果控制参数位置为1，表示支持该控制。

1.2.2.1 方法uvc_ctrl_init_ctrl

接下来调用uvc_ctrl_init_ctrl方法：

goldfish\drivers\media\usb\uvc\uvc_ctrl.c

static void uvc_ctrl_init_ctrl(struct uvc_device *dev, struct uvc_control *ctrl){const struct uvc_control_info *info = uvc_ctrls;const struct uvc_control_info *iend = info + ARRAY_SIZE(uvc_ctrls);const struct uvc_control_mapping *mapping = uvc_ctrl_mappings;const struct uvc_control_mapping *mend = mapping + ARRAY_SIZE(uvc_ctrl_mappings);for (; info < iend; ++info) {if (uvc_entity_match_guid(ctrl->entity, info->entity) &&    ctrl->index == info->index) {uvc_ctrl_add_info(dev, ctrl, info);break; }}if (!ctrl->initialized)return;for (; mapping < mend; ++mapping) {if (uvc_entity_match_guid(ctrl->entity, mapping->entity) &&    ctrl->info.selector == mapping->selector)__uvc_ctrl_add_mapping(dev, ctrl, mapping);}}

1.2.2.2 结构体uvc_control_info

uvc_ctrls，这个结构体的类型是uvc_control_info，是一个静态数组。可以理解为一个实体类别下对应着多个控制功能，每个功能有对应着不同的操作方式，以当前项目需要用到的功能举例：

static struct uvc_control_info uvc_ctrls[] = {{.entity= UVC_GUID_UVC_CAMERA,.selector= UVC_CT_PANTILT_ABSOLUTE_CONTROL,.index= 11,.size= 8,.flags= UVC_CTRL_FLAG_SET_CUR| UVC_CTRL_FLAG_GET_RANGE| UVC_CTRL_FLAG_RESTORE| UVC_CTRL_FLAG_AUTO_UPDATE,},{.entity= UVC_GUID_UVC_CAMERA,.selector= UVC_CT_PANTILT_RELATIVE_CONTROL,.index= 12,.size= 4,.flags= UVC_CTRL_FLAG_SET_CUR | UVC_CTRL_FLAG_GET_MIN| UVC_CTRL_FLAG_GET_MAX | UVC_CTRL_FLAG_GET_RES| UVC_CTRL_FLAG_GET_DEF| UVC_CTRL_FLAG_AUTO_UPDATE,},}

entity 实体是一种类型，UVC_GUID_UVC_CAMERA只是其中一种，还有UVC_GUID_UVC_PROCESSING等。
selector 对应的是实体下的一种功能，比如相对绝对转动。
index 对应着在uvc_ctrls中的序号。

/* Bit index in bmControls */

size 对应着具体操作位的长度，比如上边列举出来的UVC_CT_PANTILT_ABSOLUTE_CONTROL和UVC_CT_PANTILT_RELATIVE_CONTROL控制，看看在协议文档中的定义：
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-q0hHvuSC-1593603543313)(https://ftp.bmp.ovh/imgs/2020/06/7b49813393d6df2a.png)]

对于PanTilt Absolute来说，高四位代表着左右的角度，低四位代表着上下的角度，都是有符号整数，总共八位，所以size为8。

对于PanTilt Relative来说，总共四位，每一位代表不同的控制属性，第一位表示左右相对；第二位表示左右控制的速度；第三位表示上下相对；第四位表示上下的速度。所以size为4。

flags 表示对于这些selector支持的功能操作：
详细的解释如下：
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-avwX0hkZ-1593603543317)(https://ftp.bmp.ovh/imgs/2020/06/bf6ed7fc695057a8.png)]

1.2.2.3 结构体uvc_control_mapping

uvc_ctrl_mappings是uvc_control_mapping类型的结构体变量，也是一个静态的结构体，简略看下里面定义了啥：

static struct uvc_control_mapping uvc_ctrl_mappings[] = {    {.id= V4L2_CID_PAN_ABSOLUTE,.name= "Pan (Absolute)",.entity= UVC_GUID_UVC_CAMERA,.selector= UVC_CT_PANTILT_ABSOLUTE_CONTROL,.size= 32,.offset= 0,.v4l2_type= V4L2_CTRL_TYPE_INTEGER,.data_type= UVC_CTRL_DATA_TYPE_UNSIGNED,},{.id= V4L2_CID_TILT_ABSOLUTE,.name= "Tilt (Absolute)",.entity= UVC_GUID_UVC_CAMERA,.selector= UVC_CT_PANTILT_ABSOLUTE_CONTROL,.size= 32,.offset= 32,.v4l2_type= V4L2_CTRL_TYPE_INTEGER,.data_type= UVC_CTRL_DATA_TYPE_UNSIGNED,},}

可以看到这里的id开头都是V4L2，而entity和selector都对应着uvc_control_info uvc_ctrls中定义的entity和selector。

另外v4l2_type对应着设置的数据类型，data_type则定义了数据为有符号还是无符号。

这个结构体从我的理解来看，就是将UVC定义的控制，映射到v4l2，并建立两者之间的关系。

1.2.2.4 方法uvc_ctrl_add_info

这个方法核心就一行代码：

goldfish\drivers\media\usb\uvc\uvc_ctrl.c

static int uvc_ctrl_add_info(struct uvc_device *dev, struct uvc_control *ctrl,const struct uvc_control_info *info){    ctrl->info = *info;}

将上一步uvc_control_info变量给到uvc_control的info。uvc_control的定义如下：

goldfish\drivers\media\usb\uvc\uvcvideo.h

struct uvc_control {struct uvc_entity *entity;struct uvc_control_info info;__u8 index;/* Used to match the uvc_control entry with a   uvc_control_info. */__u8 dirty:1,     loaded:1,     modified:1,     cached:1,     initialized:1;__u8 *uvc_data;};

1.2.2.5 方法__uvc_ctrl_add_mapping

同样的，将uvc_control_mapping数据赋值到uvc_control对象中：

goldfish\drivers\media\usb\uvc\uvc_ctrl.c

static int __uvc_ctrl_add_mapping(struct uvc_device *dev,struct uvc_control *ctrl, const struct uvc_control_mapping *mapping){struct uvc_control_mapping *map;map = kmemdup(mapping, sizeof(*mapping), GFP_KERNEL);map->menu_info = kmemdup(mapping->menu_info, size, GFP_KERNEL);list_add_tail(&map->list, &ctrl->info.mappings);}

uvc_control_info的mappings作为链表头，将map->list添加到后面。

1.3 总结

在初始化的过程中可以将UVC协议的文档跟代码建立联系，以帮助理解代码的逻辑。待理解了各种数据类型定义的原理及流程之后，发现其实现了UVC与V4L2的连接，这样下一步的工作就比较好开展了。

UVC初始化的部分到这里告一段落，接下来要根据具体需求做一些定制的工作。

1、Linux kernel下的UVC

1.1 初始化

1.2 初始化设备控制

1.2.1 ENTITY类型过滤

1.2.2 初始化uvc_control

1.2.2.1 方法uvc_ctrl_init_ctrl

1.2.2.2 结构体uvc_control_info

1.2.2.3 结构体uvc_control_mapping

1.2.2.4 方法uvc_ctrl_add_info

1.2.2.5 方法__uvc_ctrl_add_mapping

1.3 总结

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