4. 设置采集分辨率与像素格式

任务说明

本案例目标是通过V4L2的VIDIOC_S_FMT ioctl，将摄像头采集分辨率设置为640x480、像素格式设置为YUYV，然后使用VIDIOC_G_FMT读取驱动实际生效的格式，验证驱动是否正确接受或调整了参数。该操作是任何V4L2采集应用的第一步——只有格式协商成功，后续的缓冲区申请和帧采集才有意义。

核心实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/videodev2.h>

static int xioctl(int fd, unsigned long req, void *arg)
{
    int ret;
    do {
        ret = ioctl(fd, req, arg);
    } while (ret == -1 && errno == EINTR);
    return ret;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    const char *dev = argc > 1 ? argv[1] : "/dev/video0";
    int fd = open(dev, O_RDWR);
    if (fd < 0) {
        perror("open");
        return 1;
    }

    struct v4l2_format fmt;
    memset(&fmt, 0, sizeof(fmt));
    fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    fmt.fmt.pix.width = 640;
    fmt.fmt.pix.height = 480;
    fmt.fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_YUYV;
    fmt.fmt.pix.field = V4L2_FIELD_ANY;

    if (xioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt) == -1) {
        perror("VIDIOC_S_FMT");
        close(fd);
        return 1;
    }

    printf("S_FMT 返回: width=%u height=%u format=%c%c%c%c\n",
           fmt.fmt.pix.width, fmt.fmt.pix.height,
           (fmt.fmt.pix.pixelformat >> 0) & 0xff,
           (fmt.fmt.pix.pixelformat >> 8) & 0xff,
           (fmt.fmt.pix.pixelformat >> 16) & 0xff,
           (fmt.fmt.pix.pixelformat >> 24) & 0xff);

    /* 重新读取当前实际生效的格式 */
    struct v4l2_format cur;
    memset(&cur, 0, sizeof(cur));
    cur.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    if (xioctl(fd, VIDIOC_G_FMT, &cur) == -1) {
        perror("VIDIOC_G_FMT");
        close(fd);
        return 1;
    }

    printf("G_FMT 读取: width=%u height=%u format=%c%c%c%c\n",
           cur.fmt.pix.width, cur.fmt.pix.height,
           (cur.fmt.pix.pixelformat >> 0) & 0xff,
           (cur.fmt.pix.pixelformat >> 8) & 0xff,
           (cur.fmt.pix.pixelformat >> 16) & 0xff,
           (cur.fmt.pix.pixelformat >> 24) & 0xff);

    if (cur.fmt.pix.width == 640 && cur.fmt.pix.height == 480 &&
        cur.fmt.pix.pixelformat == V4L2_PIX_FMT_YUYV) {
        printf("验证通过: 驱动接受640x480 YUYV\n");
    } else {
        printf("验证结果: 驱动调整了参数(实际为%ux%u)\n",
               cur.fmt.pix.width, cur.fmt.pix.height);
    }

    close(fd);
    return 0;
}

编译与运行

# 编译（需要linux/videodev2.h头文件，通常由libv4l-dev或内核头文件提供）
gcc -o set_fmt set_fmt.c

# 运行（默认打开/dev/video0，也可指定其他设备节点）
./set_fmt /dev/video0

验证方法

程序执行后观察输出：

• S_FMT返回：显示驱动对请求参数的初步响应，通常与请求一致，但部分驱动会静默调整（如对齐到step、改变格式）。
• G_FMT读取：这是驱动最终生效的格式，是验证的唯一依据。
• 判定标准：若G_FMT读回640x480且格式为YUYV，说明驱动完全接受请求；若读回其他值，说明驱动不支持请求参数并做了调整，此时应检查驱动支持的格式列表（可通过VIDIOC_ENUM_FMT和VIDIOC_ENUM_FRAMESIZES查询）。

常见问题

• 打开设备失败：确认设备节点存在且有读写权限（sudo或加入video组）。
• ioctl返回EINVAL：设备不支持该类型缓冲区（如某些设备只支持V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE_MPLANE），需改用multi-planar API。
• 驱动调整分辨率：部分USB摄像头仅支持固定分辨率列表，S_FMT会就近选择。此时应使用VIDIOC_ENUM_FRAMESIZES查询可用尺寸，选择驱动支持的值。