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RK3588：MIPI底层驱动学习——入门第五篇(一文梳理media、video、v4l-subdev关系）

news 2025/10/8 8:27:15

引言

上篇文章提到ov13855的驱动代码会创建一个设备节点：v4l-subdev[N]
但是当我们查看dev设备节点的时候我们惊讶的发现
在这里插入图片描述
竟然有有如此多的设备节点！

他们是怎么被创建的？

他们的作用是什么？

为什么要创建如此多的设备节点？

这里引入出一个非常实用的工具v4l2-ctl

1. 工具存在的原因

V4L2驱动加载后，会创建 /dev/videoX 和 /dev/v4l-subdevX 设备节点。应用程序通过这些设备节点与驱动交互。但直接编写应用程序测试驱动太麻烦，需要一个命令行工具来快速验证驱动是否正常工作、查看设备状态、测试数据采集。

v4l2-ctl 就是这个工具——它封装了V4L2的各种ioctl调用，可以在命令行直接操作video设备和subdev设备。

2. 最常用命令：

# 0. 查看有哪些设备
v4l2-ctl --list-devices# 1. 查看media拓扑关系media-ctl -d /dev/media0 --print-topology# 2. 查看video设备支持的格式
v4l2-ctl -d /dev/video20 --list-formats-ext# 3. 设置想要的格式
v4l2-ctl -d /dev/video20 --set-fmt-video=width=1920,height=1080,pixelformat=NV12# 4. 查看subdev的输出格式是否匹配
v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev3 --get-subdev-fmt# 5. 调整曝光/增益
v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev3 --set-ctrl=exposure=800
v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev3 --set-ctrl=analogue_gain=256# 6. 采集一帧测试
v4l2-ctl -d /dev/video20 --stream-mmap --stream-count=1 --stream-to=/tmp/test.raw

3.视频设备分组、介绍

每个分组代表一个功能模块，这个模块可能包含：

v4l2-ctl --list-devices列出了系统中所有的视频设备分组。
每个分组代表一个功能模块，这个模块可能包含：

若干个video设备节点（/dev/videoX）
若干个media设备节点（/dev/mediaX）

为什么要分组显示？
因为一个功能模块内部的多个设备节点是配合工作的，分组显示能让你知道哪些节点属于同一个硬件单元。

orangepi[@orangepi5pro: ~/RK3588-rkaiq/camera_engine_rkaiq/rkaiq_3A_server$]v4l2-ctl --list-devices
rkisp-statistics (platform: rkisp):/dev/video18/dev/video19/dev/video27/dev/video28rkcif-mipi-lvds (platform:rkcif):/dev/media0rkcif (platform:rkcif-mipi-lvds):/dev/video0/dev/video1/dev/video2/dev/video3/dev/video4/dev/video5/dev/video6/dev/video7/dev/video8/dev/video9/dev/video10rkisp_mainpath (platform:rkisp0-vir0):/dev/video11/dev/video12/dev/video13/dev/video14/dev/video15/dev/video16/dev/video17/dev/media1rkisp_mainpath (platform:rkisp1-vir0):/dev/video20/dev/video21/dev/video22/dev/video23/dev/video24/dev/video25/dev/video26/dev/media2

第一组：rkcif-mipi-lvds

rkcif-mipi-lvds (platform:rkcif):/dev/media0

platform:rkcif：表示这是rkcif平台驱动创建的。只有1个设备节点：

作用：
这个设备不传输图像数据，只负责管理和配置数据通路。

  • /dev/media0：用于查看和控制整个VICAP子系统的拓扑结构

VICAP = 增强版的 CIF VICAP 是 Rockchip 在 newer 芯片（如 RK3588）中引入的，用于替代和扩展传统的
CIF 功能。它提供了更强大、更灵活的视频输入处理能力。
在 RK3588 等新平台上，虽然驱动名称可能还保留 rkcif，但底层架构已经是 VICAP

第二组：rkcif

rkcif (platform:rkcif-mipi-lvds):/dev/video0/dev/video1/dev/video2/dev/video3/dev/video4/dev/video5/dev/video6/dev/video7/dev/video8/dev/video9/dev/video10

这是VICAP模块的数据输出设备。

platform:rkcif-mipi-lvds：这些video节点由rkcif-mipi-lvds驱动创建。

11个video设备：对应你之前在拓扑中看到的11个entity：

  • video0-3：原始数据流通道（stream_cif_mipi_id0~3）
  • video4-7：缩放处理通道（rkcif_scale_ch0~3）
  • video8-10：工具调试通道（rkcif_tools_id0~2）

作用：

从这些设备节点可以直接读取VICAP处理后的图像数据。

数据特点：

  • 格式：与sensor输出相同（SBGGR10）
  • 分辨率：与sensor输出相同（4224x3136）
  • 未经过ISP处理，是原始Bayer数据

第三组：rkisp_mainpath (rkisp0-vir0)

、讲解这个之前需要说明两点信息：

1.ISP能做什么：
去马赛克（把Bayer转成RGB）
白平衡、色彩校正
降噪、锐化
输出NV12、YUV等格式

rkisp_mainpath (platform:rkisp0-vir0):/dev/video11/dev/video12/dev/video13/dev/video14/dev/video15/dev/video16/dev/video17/dev/media1

这是ISP0的主路径输出设备。

1）media1的作用

用于查看和配置ISP0的内部拓扑，包括：

  • ISP的输入来源（连接到哪个VICAP通道）
  • ISP内部处理模块的连接关系
  • 输出路径的配置

2）platform:rkisp0-vir0：

  • rkisp0：第1个ISP硬件单元
  • vir0：虚拟设备0（一个ISP可以虚拟出多个设备）

8个设备节点：

  • /dev/video11-17：7个video数据输出节点
  • /dev/media1：ISP0的media控制设备

7个video节点的分工

video11：主路径输出（mainpath）

  • 输出ISP处理后的完整分辨率图像
  • 通常是NV12或YUV格式
  • 用于录像、拍照等需要高质量的场景

video12-17：其他输出路径

设备节点创建源码设备名称作用
video11capture.c: RKISP1_STREAM_MPrkisp_mainpath主路径,输出4416x3312高分辨率
video12capture.c: RKISP1_STREAM_SPrkisp_selfpath自路径,输出1920x1920缩放小图
video13capture.c: RKISP1_STREAM_RAWrkisp_rawpathRAW数据输出(仅V12/V13)
video14dmarx.c: RKISP1_STREAM_DMARXrkisp_dmarxDMA读取通道
video15isp_stats.crkisp1-statisticsISP统计数据输出给3A
video16isp_params.crkisp1-input-params3A参数输入到ISP

第四组：rkisp_mainpath (rkisp1-vir0)

rkisp_mainpath (platform:rkisp1-vir0):/dev/video20/dev/video21/dev/video22/dev/video23/dev/video24/dev/video25/dev/video26/dev/media2

这是ISP1的主路径输出设备。

platform:rkisp1-vir0：

  • rkisp1：第2个ISP硬件单元
  • vir0：虚拟设备0

结构与ISP0完全相同：

为什么有两个ISP？

RK3588有2个独立的ISP硬件单元，可以：

  • 同时处理2路摄像头
  • 或者一个摄像头的数据同时送给2个ISP做不同处理

第五组：rkisp-statistics

rkisp-statistics (platform: rkisp):/dev/video18/dev/video19/dev/video27/dev/video28

这是ISP的统计和参数设备。

4个设备的分工：

video18和video27：统计数据输出

  • ISP每帧会产生统计信息（亮度分布、色彩信息等）
  • 3A算法程序从这里读取统计数据
  • video18可能对应ISP0，video27对应ISP1

video19和video28：参数输入

  • 3A算法计算出的参数（白平衡增益、曝光时间等）
  • 从这里写入ISP硬件
  • video19可能对应ISP0，video28对应ISP1

与3A服务的关系

rkaiq_3A_server的工作流程：

1. 从video27读取ISP统计数据
2. 运行3A算法计算参数
3. 把参数写入video28
4. ISP应用新参数处理下一帧

这就是3A服务必须访问这些设备的原因。

总结：

从摄像头到最终图像的路径

OV13855摄像头↓ 输出MIPI信号
DPHY + CSI2（在media0拓扑中）↓ 解析MIPI协议
VICAP模块├→ 输出到 /dev/video0~10（原始Bayer数据）└→ 送给ISP处理↓
ISP0或ISP1├→ 输出到 /dev/video11~17 或 video20~26（彩色图像）├→ 统计信息到 video18/27（给3A算法）└← 控制参数从 video19/28（3A算法写入）

路径1：VICAP直接输出（原始数据）

OV13855 → DPHY → CSI2 → VICAP → /dev/video0~10

输出：原始Bayer数据，未经ISP处理

路径2：经过ISP处理后输出（处理后数据）

OV13855 → DPHY → CSI2 → VICAP → ISP0 → /dev/video11~17→ ISP1 → /dev/video20~26

输出：NV12/YUV等格式，已经过ISP处理

路径3：3A控制回路

ISP内部统计 → /dev/video27 → rkaiq_3A_server → /dev/video28 → ISP参数寄存器

media设备的用途

  • media0：

    • 配置VICAP的数据路由
    • 设置sensor的输出格式

  • media1/media2：

    • 配置ISP的输入源
    • 设置ISP的处理参数
    • 建立VICAP到ISP的连接

1.platform:rkcif——media0：注册media设备，用于管理整个VICAP的拓扑结构
2.rkcif-mipi-lvds——video0-10——摄像头接口——原始数据
3.rkisp_mainpath——media1+video11-17——接收来自CIF的原始数据+去马赛克、降噪、锐化、色彩校正等
4.rkisp-statistics
——video18 ：统计数据输出（亮度分布、色彩信息等）提供给3A算法程序
——video19 ：3A算法计算出参数（白平衡增益、曝光时间），通过这个写入ISP

命令2

附录： 具体命令使用方法

命令1：查看完整拓扑图

media-ctl -d /dev/media0 --print-topology

media-ctl: Media Controller 的用户空间工具

-d /dev/media0: 指定要操作的 Media Controller 设备

--print-topology :打印设备的完整拓扑结构

命令2：查看video设备的完整信息

v4l2-ctl -d /dev/video20 --all

输出示例：

Driver Info:Driver name      : rkisp_v6Card type        : rkisp_mainpathBus info         : platform:rkisp1-vir0Driver version   : 2.3.0Format Video Capture Multiplanar:Width/Height      : 4224/3136Pixel Format      : 'NV12' (Y/CbCr 4:2:0)Field             : NoneNumber of planes  : 1Colorspace        : SMPTE 170M

含义：

  • Driver name：驱动名称
  • Card type：设备类型
  • Format：当前设置的图像格式、分辨率、像素格式

命令3：查看设备支持的所有格式

v4l2-ctl -d /dev/video40 --list-formats-ext

输出示例：

Type: Video Capture Multiplanar[0]: 'UYVY' (UYVY 4:2:2)Size: Stepwise 32x32 - 4224x3136 with step 8/8
[1]: 'NV16' (Y/CbCr 4:2:2)Size: Stepwise 32x32 - 4224x3136 with step 8/8
[2]: 'NV12' (Y/CbCr 4:2:0)Size: Stepwise 32x32 - 4224x3136 with step 8/8

含义：列出设备支持的像素格式和分辨率范围。

命令4：设置video设备的图像格式

v4l2-ctl -d /dev/video40 --set-fmt-video=width=4224,height=3136,pixelformat=NV12

验证设置：

v4l2-ctl -d /dev/video40 --get-fmt-video

输出：

Format Video Capture Multiplanar:Width/Height      : 4224/3136Pixel Format      : 'NV12' (Y/CbCr 4:2:0)

含义：向驱动发送 VIDIOC_S_FMT ioctl，设置输出图像的宽度、高度和像素格式。

命令5：查看subdev的当前格式

v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev3 --get-subdev-fmt

输出示例：

ioctl: VIDIOC_SUBDEV_G_FMT (pad=0)Width/Height      : 4224/3136Mediabus Code     : 0x3007 (MEDIA_BUS_FMT_SBGGR10_1X10)Field             : NoneColorspace        : Default

含义：

  • Mediabus Code：MIPI数据总线上传输的数据格式编码
  • SBGGR10_1X10：Bayer格式，10bit，BGGR排列

命令6：设置subdev的控制参数

v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev3 --set-ctrl=analogue_gain=512

含义：设置sensor的模拟增益值为512（增益值的具体含义由sensor datasheet定义）。

查看所有可控制参数：

v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev3 --list-ctrls

输出示例：

exposure 0x00980911 (int)    : min=4 max=3136 step=1 default=1600
analogue_gain 0x00980913 (int): min=16 max=1023 step=1 default=128
hflip 0x00980914 (bool)      : default=0 value=0
vflip 0x00980915 (bool)      : default=0 value=0

命令7：采集图像到文件

v4l2-ctl -d /dev/video40 --stream-mmap --stream-count=1 --stream-to=/tmp/test.raw

参数说明：

  • –stream-mmap：使用内存映射方式传输数据
  • –stream-count=1：采集1帧
  • –stream-to：保存到文件路径

查看采集结果：

ls -lh /tmp/test.raw

输出：

-rw-rw-r-- 1 orangepi orangepi 19M Oct  2 23:31 /tmp/test.raw

含义：向驱动发送一系列ioctl（REQBUFS、QUERYBUF、QBUF、STREAMON、DQBUF），完成数据采集。

http://www.dtcms.com/a/453834.html

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