基于Linux操作系统的视频采集卡驱动程序设计

4.2 驱动程序的实现

下面讨论视频采集卡驱动程序的具体实现。

4.2.1 PCI驱动程序

本文采用的视频采集卡是基于PCI总线的，因此在这里首先讨论PCI驱动程序的结构。

PCI设备是无跳线设备，可在引导阶段自动配置。这样设备驱动程序必须能够访问设备中的配置信息以便完成初始化。对于PCI设备来说，这些工作无需探测就可以完成[1][5]。

所有的PCI设备都有至少256字节的地址空间，前64字节是标准化的，其余的是设备相关的。这个空间也叫做PCI配置空间，它包含厂商标识，设备标识，设备类别，基地址寄存器，中断引脚等等，编写PCI的驱动程序就是利用这些域与设备进行“沟通”。

尽管PCI设备千差万别，但是控制他们的结构基本是类似的。

1)为了正确注册到内核，所有的PCI驱动程序需要创建pci_driver结构体，该结构体由许多回调函数和变量组成。初始化该结构体如下：

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,

};

为了把struct pci_driver注册到PCI核心，需要调用以其为参数的pci_module_init函数:

pci_module_init(saa7146_v4l2_driver);

2)如果上述函数返回为0，表示初始化成功，此时在驱动程序可以访问PCI设备的任何设备资源之前（I/O区域或中断），驱动程序必须调用pci_enable_device函数：

int pci_enable_device(struct pci_dev *dev);

3)上述函数将激活设备，此时驱动程序就需要读取或写入三个地址空间：内存，I/O端口，配置空间。Linux把I/O空间和内存空间都看作是系统的资源，使用前必须申请，即在系统中进行登记，避免资源使用的混乱。简述如下：

首先调用pci_resource_start（）和pci_resource_len（）函数获取资源信息，然后调用 request_mem_region（）函数分配I/O内存区域，为了确保该内存对内核而言是可访问的，必须还要建立映射，映射的建立由 ioremap（）函数完成，这样设备驱动程序就可以访问任意的I/O内存地址。

4）与设备通信，即通过访问I/O内存的函数，诸如writel(),readl()等；以及进行I2C操作的函数对SAA7111a进行初始化。

4.2.2 驱动模块的设计与实现

采集卡驱动程序主要由saa7146_v4l2,v4l2_extension,saa7111a三个模块构成，这三个模块都要调用i2c- core模块（Kernel提供）中的函数，即它们依赖于i2c-core模块；saa7111a模块具体负责通过I2C控制SAA7111a芯片，v4l2_extension模块依赖于saa7146_v4l2模块，它把自己注册到saa7146核心模块中。

重要数据结构声明

采集设备的扩展部分结构：

struct saa7146_v4l2_extension{

char name[64]; /* 设备名 */

struct saa7146_v4l2_extension_ioctls* ioctls;

u32 irq_mask; /* 扩展部分处理的IRQ */

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

/* 扩展部分的函数主要就是ioctl（）用于实现各种类型硬件控制 */

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

};

采集设备核心结构：

struct capture_device{

struct v4l2_device v4l2;

struct v4l2_capability capability;

struct pci_dev *pci_device;

……

}