在Xilinx平台上实现UVC

关于UVC

UVC全称为USB Video Class，即：USB视频类，是一种为USB视频捕获设备定义的协议标准。是Microsoft与另外几家设备厂商联合推出的为USB视频捕获设备定义的协议标准之一。

UVC设备都是多Interface设备，这点同普通的u盘不同。UVC设备最起码有两个Interface，VideoControl（VC）Interface和VideoStream(VS) Interface； 这也是最常见的UVC设备。 Spec明确要求一个具有可用的，具有实际UVC功能的设备要有一个VC Interface，一个或多个VS Interface。

VCInterface用于进行配置，操控，设置UVC设备进入不同的功能状态，而VSInterface则负责视频数据流的传输；完整的UVC功能需依赖VS，VC Interfaces的配合才能实现。

Linux下的uvc驱动位于drivers/usb/gadget/目录下，需要的话可以仔细读一下源代码。

我这篇文章主要记录了一下大概的调试过程，时间有限，断断续续写了一星期才写完，可能有些细节没写到的，见谅。

参考链接

https://xilinx-wiki.atlassian.net/wiki/spaces/A/pages/2046001302/Building+Linux+usb+device+drivers+with+2021.1

开发环境

ubuntu20.04.1

zcu104或者zcu106，其他开发板根据硬件配置稍做修改

官方推荐petalinux2021.1


一、创建Petalinux工程并修改设备树

1) 创建一个基本的petalinux工程

参考以下链接

Petalinux快速入门向导 (4) 第三章.PetaLinux开发基本流程

先从www.xilinx.com官网下载zcu106对应的bsp文件xilinx-zcu106-v2021.1-final.bsp

然后用bsp创建petalinux工程

petalinux-create -t project -s xilinx-zcu106-v2021.1-final.bsp


2) 配置sstate和downloads

vim project-spec/meta-user/conf/petalinuxbsp.conf


增加以下几行，路径按自己的路径配置

DL_DIR = "/opt/xilinx/p211/downloads"

SSTATE_DIR = "/opt/xilinx/p211/sstate/aarch64"

RM_WORK_EXCLUDE += "linux-xlnx"

RM_WORK_EXCLUDE += "u-boot-xlnx"

3) 配置内核

petalinux-config -c kernel

Device Drivers ->USB support -> USB Gadget Support


Device Drivers ->USB support ->USB Gadget Support -> USB Gadget precomposed configurations


Device Drivers -> Multimedia support -> Media drivers->V4L test drivers




4) 修改设备树

vim project-spec/meta-user/recipes-bsp/device-tree/files/system-user.dtsi

/include/ "system-conf.dtsi"

&usb0 {

  status = "okay";

};

&dwc3_0 {

  status = "okay";

  dr_mode = "peripheral";

};


二、在petalinux下添加uvc-gadget测试程序

1) 创建一个空应用程序，并用hello world模板填充

这个命令会在project-spec/meta-user/recipes-apps/目录下生成一个uvc-gadget的文件夹，并创建对应的Makefile和空的c模板文件

petalinux-create-tapps-nuvc-gadget--enable

uvv-gadget是一个uvc测试的小程序

https://git.ideasonboard.org/uvc-gadget.git

我们把源码clone到uvc-gadget/files/目录，可能会提示files目录非空，这是git的问题。

直接先删除这个目录，git clone以后会自动重新生成

rm -rf project-spec/meta-user/recipes-apps/uvc-gadget/files

git clone https://github.com/wlhe/uvc-gadget.git  project-spec/meta-user/recipes-apps/uvc-gadget/files/

3) 编辑recipe文件，把应用加到petalinux最终生成的镜像中

这一步是petalinux独有的，目的是把生成的二进制文件加到rootfs的对应位置

这样不需要再手动把文件复制到rootfs

vim project-spec/meta-user/recipes-apps/uvc-gadget/uvc-gadget.bb

SUMMARY = "Simple uvc-gadget application"

SECTION = "PETALINUX/apps"

LICENSE = "MIT"

LIC_FILES_CHKSUM = "file://${COMMON_LICENSE_DIR}/MIT;md5=0835ade698e0bcf8506ecda2f7b4f302"

SRC_URI = "file://uvc-gadget.c \

file://uvc.h \

file://Makefile \

"

#INHIBIT_PACKAGE_STRIP = 1

S = "${WORKDIR}"

do_compile() {

    oe_runmake

}

do_install() {

    install -d ${D}${bindir}

    install -m 0755 uvc-gadget ${D}${bindir}

}

4) 修改Makefile

github下载的源码是针对x86的，我们在嵌入式里面，需要修改对应 的Makefile文件

$vim project-spec/meta-user/recipes-apps/uvc-gadget/files/Makefile

APP = uvc-gadget

APP_OBJS = uvc-gadget.o

all: $(APP)

$(APP): $(APP_OBJS)

$(CC) $(LDFLAGS) -o $@ $(APP_OBJS) $(LDLIBS)

clean:

-rm -f $(APP) *.elf *.gdb *.o


5) 编译Petalinux，生成镜像文件

依次运行以下命令编译并打包

$petalinux-build

$cd images/linux

$petalinux-package --boot --fsbl zynqmp_fsbl.elf --u-boot u-boot.elf --pmufw pmufw.elf --fpga system.bit --force


6) 对sd卡分区，并把文件复制到sd卡

然后把images/linux目录下的BOOT.BIN、image.ub、boot.scr复制到sd卡的分区1

$cp boot.scr /media/xxx/BOOT/

$cp BOOT.BIN /media/xxx/BOOT/

$cp image.ub /media/xx/BOOT/

把rootfs复制到sd卡的分区2

$sudo dd if=rootfs.ext4 of=/dev/sdc2


三、板端测试

modprobe g_ffs.ko

modprobe g-webcam streaming_maxburst=15 streaming_maxpacket=3072

modprobe vivid

uvc-gadget -u /dev/video0 -v /dev/video1 -t 15 -r 0 -n 2 &

root@xilinx-zcu104-2021_1:~# modprobe g_ffs.ko

[  40.744693] file system registered

root@xilinx-zcu104-2021_1:~# modprobe g-webcam streaming_maxburst=15 streaming_maxpacket=3072 streaming_interval=2

[  43.871356] g_webcam gadget: uvc: uvc_function_bind()

[  43.876605] g_webcam gadget: Webcam Video Gadget

[  43.881234] g_webcam gadget: g_webcam ready

root@xilinx-zcu104-2021_1:~# modprobe vivid

[  49.702111] vivid-000: using single planar format API

[  49.709263] vivid-000: CEC adapter cec0 registered for HDMI input 0

[  49.715639] vivid-000: V4L2 capture device registered as video1

[  49.721753] vivid-000: CEC adapter cec1 registered for HDMI output 0

[  49.728238] vivid-000: V4L2 output device registered as video2

[  49.734256] vivid-000: V4L2 capture device registered as vbi0, supports raw and sliced VBI

[  49.742645] vivid-000: V4L2 output device registered as vbi1, supports raw and sliced VBI

[  49.750999] vivid-000: V4L2 capture device registered as swradio0

[  49.757213] vivid-000: V4L2 receiver device registered as radio0

[  49.763395] vivid-000: V4L2 transmitter device registered as radio1

[  49.769790] vivid-000: V4L2 metadata capture device registered as video3

[  49.776657] vivid-000: V4L2 metadata output device registered as video4

[  49.783437] vivid-000: V4L2 touch capture device registered as v4l-touch0

root@xilinx-zcu104-2021_1:~# uvc-gadget -u /dev/video0 -v /dev/video1 -t 15 -r 0 -n 2 &

[1] 1111

Requested Burst value = 15

Number of buffers requested = 2

V4L2 device is vivid on bus platform:vivid-000

V4L2: Getting current format: YUYV 640x360

V4L2: Setting format to: YUYV 640x360

V4L2: Getting current format: YUYV 640x360

v4l2 open succeeded, file descriptor = 3

uvc device is dwc3-gadget on bus gadget

uvc open succeeded, file descriptor = 4

V4L2: Buffer 0 mapped at address 0xffffa4b38000.

V4L2: Buffer 1 mapped at address 0xffffa4ac7000.

V4L2: 2 buffers allocated.

打开设备管理器，可以看到在"照相机"下多了一个"UVC Camera"

安装potplayer就可以打开了

https://potplayer.daum.net/

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