4. V4L2 Subdev ioctl 框架：v4l2_subdev_core_ops、v4l2_subdev_video_ops、v4l2_subdev_pad_ops

V4L2 (Video for Linux 2) 子设备驱动通过三个核心操作结构体来组织 ioctl 命令的实现：v4l2_subdev_core_ops、v4l2_subdev_video_ops 和 v4l2_subdev_pad_ops。这三个结构体分别管理通用控制、视频流控制和 pad（管脚/接口）级配置，构成了 subdev ioctl 命令分发的骨架。

4.1 v4l2_subdev_core_ops — 核心操作集

v4l2_subdev_core_ops 是 subdev 最基础的操作结构体，负责设备无关的通用控制。它包含电源管理、扩展控制、日志、ioctl 直通等回调函数。

4.2 v4l2_subdev_video_ops — 视频操作集

v4l2_subdev_video_ops 专注于视频流相关的控制，包括流启停、帧间隔、帧参数等。这是 sensor 和 decoder 驱动最常实现的操作集之一。

4.3 v4l2_subdev_pad_ops — Pad 操作集

v4l2_subdev_pad_ops 是 V4L2 子设备框架中最重要的操作集之一，负责 pad（管脚/接口）级别的媒体总线格式、裁剪、选择器配置。它直接对应 VIDIOC_SUBDEV_* 系列 ioctl 命令。

4.4 三种 ops 的协作关系

在实际驱动中，三个操作集并非孤立工作，而是通过 subdev 核心结构体 v4l2_subdev 组织在一起。桥驱动或应用层通过不同的 ioctl 命令触发对应的 ops 回调。

// subdev 驱动中注册三个 ops 的典型代码
static const struct v4l2_subdev_core_ops my_core_ops = {
    .s_power    = my_sensor_s_power,
    .ioctl      = my_sensor_ioctl,
    .log_status = my_sensor_log_status,
};

static const struct v4l2_subdev_video_ops my_video_ops = {
    .s_stream          = my_sensor_s_stream,
    .g_frame_interval  = my_sensor_g_frame_interval,
    .s_frame_interval  = my_sensor_s_frame_interval,
};

static const struct v4l2_subdev_pad_ops my_pad_ops = {
    .enum_mbus_code = my_sensor_enum_mbus_code,
    .get_fmt        = my_sensor_get_fmt,
    .set_fmt        = my_sensor_set_fmt,
    .get_selection  = my_sensor_get_selection,
};

// 组合成 v4l2_subdev_ops
static const struct v4l2_subdev_ops my_sensor_ops = {
    .core  = &my_core_ops,
    .video = &my_video_ops,
    .pad   = &my_pad_ops,
};

4.5 ioctl 命令到 ops 的路由规则

V4L2 核心根据 ioctl 命令编号自动将调用路由到对应的 ops 结构体。理解路由规则对调试和开发至关重要。

4.6 驱动实现要点总结

• 最小实现集： 大多数 sensor 驱动至少需要实现 core_ops.s_power、video_ops.s_stream、pad_ops.set_fmt 和 pad_ops.get_fmt。
• 格式协商： set_fmt 必须实现“请求-调整-返回”模式，不能直接拒绝应用层请求。
• 流状态机： 使用原子变量或互斥锁保护 s_stream 的调用状态，防止重复开启/关闭。
• 错误处理： 所有 ops 回调应返回标准的 Linux 错误码（如 -EINVAL、-ENOMEM、-EIO），避免返回未定义值。
• 调试支持： 实现 log_status 回调，输出当前格式、流状态、电源状态等信息，便于调试。