5a2e97bbc6bf38da54fc31724ab883f55838e845
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / Documentation / DocBook / media / v4l / io.xml
1   <title>Input/Output</title>
2
3   <para>The V4L2 API defines several different methods to read from or
4 write to a device. All drivers exchanging data with applications must
5 support at least one of them.</para>
6
7   <para>The classic I/O method using the <function>read()</function>
8 and <function>write()</function> function is automatically selected
9 after opening a V4L2 device. When the driver does not support this
10 method attempts to read or write will fail at any time.</para>
11
12   <para>Other methods must be negotiated. To select the streaming I/O
13 method with memory mapped or user buffers applications call the
14 &VIDIOC-REQBUFS; ioctl. The asynchronous I/O method is not defined
15 yet.</para>
16
17   <para>Video overlay can be considered another I/O method, although
18 the application does not directly receive the image data. It is
19 selected by initiating video overlay with the &VIDIOC-S-FMT; ioctl.
20 For more information see <xref linkend="overlay" />.</para>
21
22   <para>Generally exactly one I/O method, including overlay, is
23 associated with each file descriptor. The only exceptions are
24 applications not exchanging data with a driver ("panel applications",
25 see <xref linkend="open" />) and drivers permitting simultaneous video capturing
26 and overlay using the same file descriptor, for compatibility with V4L
27 and earlier versions of V4L2.</para>
28
29   <para><constant>VIDIOC_S_FMT</constant> and
30 <constant>VIDIOC_REQBUFS</constant> would permit this to some degree,
31 but for simplicity drivers need not support switching the I/O method
32 (after first switching away from read/write) other than by closing
33 and reopening the device.</para>
34
35   <para>The following sections describe the various I/O methods in
36 more detail.</para>
37
38   <section id="rw">
39     <title>Read/Write</title>
40
41     <para>Input and output devices support the
42 <function>read()</function> and <function>write()</function> function,
43 respectively, when the <constant>V4L2_CAP_READWRITE</constant> flag in
44 the <structfield>capabilities</structfield> field of &v4l2-capability;
45 returned by the &VIDIOC-QUERYCAP; ioctl is set.</para>
46
47     <para>Drivers may need the CPU to copy the data, but they may also
48 support DMA to or from user memory, so this I/O method is not
49 necessarily less efficient than other methods merely exchanging buffer
50 pointers. It is considered inferior though because no meta-information
51 like frame counters or timestamps are passed. This information is
52 necessary to recognize frame dropping and to synchronize with other
53 data streams. However this is also the simplest I/O method, requiring
54 little or no setup to exchange data. It permits command line stunts
55 like this (the <application>vidctrl</application> tool is
56 fictitious):</para>
57
58     <informalexample>
59       <screen>
60 &gt; vidctrl /dev/video --input=0 --format=YUYV --size=352x288
61 &gt; dd if=/dev/video of=myimage.422 bs=202752 count=1
62 </screen>
63     </informalexample>
64
65     <para>To read from the device applications use the
66 &func-read; function, to write the &func-write; function.
67 Drivers must implement one I/O method if they
68 exchange data with applications, but it need not be this.<footnote>
69         <para>It would be desirable if applications could depend on
70 drivers supporting all I/O interfaces, but as much as the complex
71 memory mapping I/O can be inadequate for some devices we have no
72 reason to require this interface, which is most useful for simple
73 applications capturing still images.</para>
74       </footnote> When reading or writing is supported, the driver
75 must also support the &func-select; and &func-poll;
76 function.<footnote>
77         <para>At the driver level <function>select()</function> and
78 <function>poll()</function> are the same, and
79 <function>select()</function> is too important to be optional.</para>
80       </footnote></para>
81   </section>
82
83   <section id="mmap">
84     <title>Streaming I/O (Memory Mapping)</title>
85
86     <para>Input and output devices support this I/O method when the
87 <constant>V4L2_CAP_STREAMING</constant> flag in the
88 <structfield>capabilities</structfield> field of &v4l2-capability;
89 returned by the &VIDIOC-QUERYCAP; ioctl is set. There are two
90 streaming methods, to determine if the memory mapping flavor is
91 supported applications must call the &VIDIOC-REQBUFS; ioctl.</para>
92
93     <para>Streaming is an I/O method where only pointers to buffers
94 are exchanged between application and driver, the data itself is not
95 copied. Memory mapping is primarily intended to map buffers in device
96 memory into the application's address space. Device memory can be for
97 example the video memory on a graphics card with a video capture
98 add-on. However, being the most efficient I/O method available for a
99 long time, many other drivers support streaming as well, allocating
100 buffers in DMA-able main memory.</para>
101
102     <para>A driver can support many sets of buffers. Each set is
103 identified by a unique buffer type value. The sets are independent and
104 each set can hold a different type of data. To access different sets
105 at the same time different file descriptors must be used.<footnote>
106         <para>One could use one file descriptor and set the buffer
107 type field accordingly when calling &VIDIOC-QBUF; etc., but it makes
108 the <function>select()</function> function ambiguous. We also like the
109 clean approach of one file descriptor per logical stream. Video
110 overlay for example is also a logical stream, although the CPU is not
111 needed for continuous operation.</para>
112       </footnote></para>
113
114     <para>To allocate device buffers applications call the
115 &VIDIOC-REQBUFS; ioctl with the desired number of buffers and buffer
116 type, for example <constant>V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE</constant>.
117 This ioctl can also be used to change the number of buffers or to free
118 the allocated memory, provided none of the buffers are still
119 mapped.</para>
120
121     <para>Before applications can access the buffers they must map
122 them into their address space with the &func-mmap; function. The
123 location of the buffers in device memory can be determined with the
124 &VIDIOC-QUERYBUF; ioctl. In the single-planar API case, the
125 <structfield>m.offset</structfield> and <structfield>length</structfield>
126 returned in a &v4l2-buffer; are passed as sixth and second parameter to the
127 <function>mmap()</function> function. When using the multi-planar API,
128 struct &v4l2-buffer; contains an array of &v4l2-plane; structures, each
129 containing its own <structfield>m.offset</structfield> and
130 <structfield>length</structfield>. When using the multi-planar API, every
131 plane of every buffer has to be mapped separately, so the number of
132 calls to &func-mmap; should be equal to number of buffers times number of
133 planes in each buffer. The offset and length values must not be modified.
134 Remember, the buffers are allocated in physical memory, as opposed to virtual
135 memory, which can be swapped out to disk. Applications should free the buffers
136 as soon as possible with the &func-munmap; function.</para>
137
138     <example>
139       <title>Mapping buffers in the single-planar API</title>
140       <programlisting>
141 &v4l2-requestbuffers; reqbuf;
142 struct {
143         void *start;
144         size_t length;
145 } *buffers;
146 unsigned int i;
147
148 memset(&amp;reqbuf, 0, sizeof(reqbuf));
149 reqbuf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
150 reqbuf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
151 reqbuf.count = 20;
152
153 if (-1 == ioctl (fd, &VIDIOC-REQBUFS;, &amp;reqbuf)) {
154         if (errno == EINVAL)
155                 printf("Video capturing or mmap-streaming is not supported\n");
156         else
157                 perror("VIDIOC_REQBUFS");
158
159         exit(EXIT_FAILURE);
160 }
161
162 /* We want at least five buffers. */
163
164 if (reqbuf.count &lt; 5) {
165         /* You may need to free the buffers here. */
166         printf("Not enough buffer memory\n");
167         exit(EXIT_FAILURE);
168 }
169
170 buffers = calloc(reqbuf.count, sizeof(*buffers));
171 assert(buffers != NULL);
172
173 for (i = 0; i &lt; reqbuf.count; i++) {
174         &v4l2-buffer; buffer;
175
176         memset(&amp;buffer, 0, sizeof(buffer));
177         buffer.type = reqbuf.type;
178         buffer.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
179         buffer.index = i;
180
181         if (-1 == ioctl (fd, &VIDIOC-QUERYBUF;, &amp;buffer)) {
182                 perror("VIDIOC_QUERYBUF");
183                 exit(EXIT_FAILURE);
184         }
185
186         buffers[i].length = buffer.length; /* remember for munmap() */
187
188         buffers[i].start = mmap(NULL, buffer.length,
189                                 PROT_READ | PROT_WRITE, /* recommended */
190                                 MAP_SHARED,             /* recommended */
191                                 fd, buffer.m.offset);
192
193         if (MAP_FAILED == buffers[i].start) {
194                 /* If you do not exit here you should unmap() and free()
195                    the buffers mapped so far. */
196                 perror("mmap");
197                 exit(EXIT_FAILURE);
198         }
199 }
200
201 /* Cleanup. */
202
203 for (i = 0; i &lt; reqbuf.count; i++)
204         munmap(buffers[i].start, buffers[i].length);
205       </programlisting>
206     </example>
207
208     <example>
209       <title>Mapping buffers in the multi-planar API</title>
210       <programlisting>
211 &v4l2-requestbuffers; reqbuf;
212 /* Our current format uses 3 planes per buffer */
213 #define FMT_NUM_PLANES = 3
214
215 struct {
216         void *start[FMT_NUM_PLANES];
217         size_t length[FMT_NUM_PLANES];
218 } *buffers;
219 unsigned int i, j;
220
221 memset(&amp;reqbuf, 0, sizeof(reqbuf));
222 reqbuf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE_MPLANE;
223 reqbuf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
224 reqbuf.count = 20;
225
226 if (ioctl(fd, &VIDIOC-REQBUFS;, &amp;reqbuf) &lt; 0) {
227         if (errno == EINVAL)
228                 printf("Video capturing or mmap-streaming is not supported\n");
229         else
230                 perror("VIDIOC_REQBUFS");
231
232         exit(EXIT_FAILURE);
233 }
234
235 /* We want at least five buffers. */
236
237 if (reqbuf.count &lt; 5) {
238         /* You may need to free the buffers here. */
239         printf("Not enough buffer memory\n");
240         exit(EXIT_FAILURE);
241 }
242
243 buffers = calloc(reqbuf.count, sizeof(*buffers));
244 assert(buffers != NULL);
245
246 for (i = 0; i &lt; reqbuf.count; i++) {
247         &v4l2-buffer; buffer;
248         &v4l2-plane; planes[FMT_NUM_PLANES];
249
250         memset(&amp;buffer, 0, sizeof(buffer));
251         buffer.type = reqbuf.type;
252         buffer.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
253         buffer.index = i;
254         /* length in struct v4l2_buffer in multi-planar API stores the size
255          * of planes array. */
256         buffer.length = FMT_NUM_PLANES;
257         buffer.m.planes = planes;
258
259         if (ioctl(fd, &VIDIOC-QUERYBUF;, &amp;buffer) &lt; 0) {
260                 perror("VIDIOC_QUERYBUF");
261                 exit(EXIT_FAILURE);
262         }
263
264         /* Every plane has to be mapped separately */
265         for (j = 0; j &lt; FMT_NUM_PLANES; j++) {
266                 buffers[i].length[j] = buffer.m.planes[j].length; /* remember for munmap() */
267
268                 buffers[i].start[j] = mmap(NULL, buffer.m.planes[j].length,
269                                  PROT_READ | PROT_WRITE, /* recommended */
270                                  MAP_SHARED,             /* recommended */
271                                  fd, buffer.m.planes[j].m.offset);
272
273                 if (MAP_FAILED == buffers[i].start[j]) {
274                         /* If you do not exit here you should unmap() and free()
275                            the buffers and planes mapped so far. */
276                         perror("mmap");
277                         exit(EXIT_FAILURE);
278                 }
279         }
280 }
281
282 /* Cleanup. */
283
284 for (i = 0; i &lt; reqbuf.count; i++)
285         for (j = 0; j &lt; FMT_NUM_PLANES; j++)
286                 munmap(buffers[i].start[j], buffers[i].length[j]);
287       </programlisting>
288     </example>
289
290     <para>Conceptually streaming drivers maintain two buffer queues, an incoming
291 and an outgoing queue. They separate the synchronous capture or output
292 operation locked to a video clock from the application which is
293 subject to random disk or network delays and preemption by
294 other processes, thereby reducing the probability of data loss.
295 The queues are organized as FIFOs, buffers will be
296 output in the order enqueued in the incoming FIFO, and were
297 captured in the order dequeued from the outgoing FIFO.</para>
298
299     <para>The driver may require a minimum number of buffers enqueued
300 at all times to function, apart of this no limit exists on the number
301 of buffers applications can enqueue in advance, or dequeue and
302 process. They can also enqueue in a different order than buffers have
303 been dequeued, and the driver can <emphasis>fill</emphasis> enqueued
304 <emphasis>empty</emphasis> buffers in any order. <footnote>
305         <para>Random enqueue order permits applications processing
306 images out of order (such as video codecs) to return buffers earlier,
307 reducing the probability of data loss. Random fill order allows
308 drivers to reuse buffers on a LIFO-basis, taking advantage of caches
309 holding scatter-gather lists and the like.</para>
310       </footnote> The index number of a buffer (&v4l2-buffer;
311 <structfield>index</structfield>) plays no role here, it only
312 identifies the buffer.</para>
313
314     <para>Initially all mapped buffers are in dequeued state,
315 inaccessible by the driver. For capturing applications it is customary
316 to first enqueue all mapped buffers, then to start capturing and enter
317 the read loop. Here the application waits until a filled buffer can be
318 dequeued, and re-enqueues the buffer when the data is no longer
319 needed. Output applications fill and enqueue buffers, when enough
320 buffers are stacked up the output is started with
321 <constant>VIDIOC_STREAMON</constant>. In the write loop, when
322 the application runs out of free buffers, it must wait until an empty
323 buffer can be dequeued and reused.</para>
324
325     <para>To enqueue and dequeue a buffer applications use the
326 &VIDIOC-QBUF; and &VIDIOC-DQBUF; ioctl. The status of a buffer being
327 mapped, enqueued, full or empty can be determined at any time using the
328 &VIDIOC-QUERYBUF; ioctl. Two methods exist to suspend execution of the
329 application until one or more buffers can be dequeued. By default
330 <constant>VIDIOC_DQBUF</constant> blocks when no buffer is in the
331 outgoing queue. When the <constant>O_NONBLOCK</constant> flag was
332 given to the &func-open; function, <constant>VIDIOC_DQBUF</constant>
333 returns immediately with an &EAGAIN; when no buffer is available. The
334 &func-select; or &func-poll; functions are always available.</para>
335
336     <para>To start and stop capturing or output applications call the
337 &VIDIOC-STREAMON; and &VIDIOC-STREAMOFF; ioctl. Note
338 <constant>VIDIOC_STREAMOFF</constant> removes all buffers from both
339 queues as a side effect. Since there is no notion of doing anything
340 "now" on a multitasking system, if an application needs to synchronize
341 with another event it should examine the &v4l2-buffer;
342 <structfield>timestamp</structfield> of captured or outputted buffers.
343 </para>
344
345     <para>Drivers implementing memory mapping I/O must
346 support the <constant>VIDIOC_REQBUFS</constant>,
347 <constant>VIDIOC_QUERYBUF</constant>,
348 <constant>VIDIOC_QBUF</constant>, <constant>VIDIOC_DQBUF</constant>,
349 <constant>VIDIOC_STREAMON</constant> and
350 <constant>VIDIOC_STREAMOFF</constant> ioctl, the
351 <function>mmap()</function>, <function>munmap()</function>,
352 <function>select()</function> and <function>poll()</function>
353 function.<footnote>
354         <para>At the driver level <function>select()</function> and
355 <function>poll()</function> are the same, and
356 <function>select()</function> is too important to be optional. The
357 rest should be evident.</para>
358       </footnote></para>
359
360     <para>[capture example]</para>
361
362   </section>
363
364   <section id="userp">
365     <title>Streaming I/O (User Pointers)</title>
366
367     <para>Input and output devices support this I/O method when the
368 <constant>V4L2_CAP_STREAMING</constant> flag in the
369 <structfield>capabilities</structfield> field of &v4l2-capability;
370 returned by the &VIDIOC-QUERYCAP; ioctl is set. If the particular user
371 pointer method (not only memory mapping) is supported must be
372 determined by calling the &VIDIOC-REQBUFS; ioctl.</para>
373
374     <para>This I/O method combines advantages of the read/write and
375 memory mapping methods. Buffers (planes) are allocated by the application
376 itself, and can reside for example in virtual or shared memory. Only
377 pointers to data are exchanged, these pointers and meta-information
378 are passed in &v4l2-buffer; (or in &v4l2-plane; in the multi-planar API case).
379 The driver must be switched into user pointer I/O mode by calling the
380 &VIDIOC-REQBUFS; with the desired buffer type. No buffers (planes) are allocated
381 beforehand, consequently they are not indexed and cannot be queried like mapped
382 buffers with the <constant>VIDIOC_QUERYBUF</constant> ioctl.</para>
383
384     <example>
385       <title>Initiating streaming I/O with user pointers</title>
386
387       <programlisting>
388 &v4l2-requestbuffers; reqbuf;
389
390 memset (&amp;reqbuf, 0, sizeof (reqbuf));
391 reqbuf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
392 reqbuf.memory = V4L2_MEMORY_USERPTR;
393
394 if (ioctl (fd, &VIDIOC-REQBUFS;, &amp;reqbuf) == -1) {
395         if (errno == EINVAL)
396                 printf ("Video capturing or user pointer streaming is not supported\n");
397         else
398                 perror ("VIDIOC_REQBUFS");
399
400         exit (EXIT_FAILURE);
401 }
402       </programlisting>
403     </example>
404
405     <para>Buffer (plane) addresses and sizes are passed on the fly with the
406 &VIDIOC-QBUF; ioctl. Although buffers are commonly cycled,
407 applications can pass different addresses and sizes at each
408 <constant>VIDIOC_QBUF</constant> call. If required by the hardware the
409 driver swaps memory pages within physical memory to create a
410 continuous area of memory. This happens transparently to the
411 application in the virtual memory subsystem of the kernel. When buffer
412 pages have been swapped out to disk they are brought back and finally
413 locked in physical memory for DMA.<footnote>
414         <para>We expect that frequently used buffers are typically not
415 swapped out. Anyway, the process of swapping, locking or generating
416 scatter-gather lists may be time consuming. The delay can be masked by
417 the depth of the incoming buffer queue, and perhaps by maintaining
418 caches assuming a buffer will be soon enqueued again. On the other
419 hand, to optimize memory usage drivers can limit the number of buffers
420 locked in advance and recycle the most recently used buffers first. Of
421 course, the pages of empty buffers in the incoming queue need not be
422 saved to disk. Output buffers must be saved on the incoming and
423 outgoing queue because an application may share them with other
424 processes.</para>
425       </footnote></para>
426
427     <para>Filled or displayed buffers are dequeued with the
428 &VIDIOC-DQBUF; ioctl. The driver can unlock the memory pages at any
429 time between the completion of the DMA and this ioctl. The memory is
430 also unlocked when &VIDIOC-STREAMOFF; is called, &VIDIOC-REQBUFS;, or
431 when the device is closed. Applications must take care not to free
432 buffers without dequeuing. For once, the buffers remain locked until
433 further, wasting physical memory. Second the driver will not be
434 notified when the memory is returned to the application's free list
435 and subsequently reused for other purposes, possibly completing the
436 requested DMA and overwriting valuable data.</para>
437
438     <para>For capturing applications it is customary to enqueue a
439 number of empty buffers, to start capturing and enter the read loop.
440 Here the application waits until a filled buffer can be dequeued, and
441 re-enqueues the buffer when the data is no longer needed. Output
442 applications fill and enqueue buffers, when enough buffers are stacked
443 up output is started. In the write loop, when the application
444 runs out of free buffers it must wait until an empty buffer can be
445 dequeued and reused. Two methods exist to suspend execution of the
446 application until one or more buffers can be dequeued. By default
447 <constant>VIDIOC_DQBUF</constant> blocks when no buffer is in the
448 outgoing queue. When the <constant>O_NONBLOCK</constant> flag was
449 given to the &func-open; function, <constant>VIDIOC_DQBUF</constant>
450 returns immediately with an &EAGAIN; when no buffer is available. The
451 &func-select; or &func-poll; function are always available.</para>
452
453     <para>To start and stop capturing or output applications call the
454 &VIDIOC-STREAMON; and &VIDIOC-STREAMOFF; ioctl. Note
455 <constant>VIDIOC_STREAMOFF</constant> removes all buffers from both
456 queues and unlocks all buffers as a side effect. Since there is no
457 notion of doing anything "now" on a multitasking system, if an
458 application needs to synchronize with another event it should examine
459 the &v4l2-buffer; <structfield>timestamp</structfield> of captured
460 or outputted buffers.</para>
461
462     <para>Drivers implementing user pointer I/O must
463 support the <constant>VIDIOC_REQBUFS</constant>,
464 <constant>VIDIOC_QBUF</constant>, <constant>VIDIOC_DQBUF</constant>,
465 <constant>VIDIOC_STREAMON</constant> and
466 <constant>VIDIOC_STREAMOFF</constant> ioctl, the
467 <function>select()</function> and <function>poll()</function> function.<footnote>
468         <para>At the driver level <function>select()</function> and
469 <function>poll()</function> are the same, and
470 <function>select()</function> is too important to be optional. The
471 rest should be evident.</para>
472       </footnote></para>
473   </section>
474
475   <section id="dmabuf">
476     <title>Streaming I/O (DMA buffer importing)</title>
477
478     <note>
479       <title>Experimental</title>
480       <para>This is an <link linkend="experimental">experimental</link>
481       interface and may change in the future.</para>
482     </note>
483
484 <para>The DMABUF framework provides a generic method for sharing buffers
485 between multiple devices. Device drivers that support DMABUF can export a DMA
486 buffer to userspace as a file descriptor (known as the exporter role), import a
487 DMA buffer from userspace using a file descriptor previously exported for a
488 different or the same device (known as the importer role), or both. This
489 section describes the DMABUF importer role API in V4L2.</para>
490
491     <para>Refer to <link linkend="vidioc-expbuf">DMABUF exporting</link> for
492 details about exporting V4L2 buffers as DMABUF file descriptors.</para>
493
494 <para>Input and output devices support the streaming I/O method when the
495 <constant>V4L2_CAP_STREAMING</constant> flag in the
496 <structfield>capabilities</structfield> field of &v4l2-capability; returned by
497 the &VIDIOC-QUERYCAP; ioctl is set. Whether importing DMA buffers through
498 DMABUF file descriptors is supported is determined by calling the
499 &VIDIOC-REQBUFS; ioctl with the memory type set to
500 <constant>V4L2_MEMORY_DMABUF</constant>.</para>
501
502     <para>This I/O method is dedicated to sharing DMA buffers between different
503 devices, which may be V4L devices or other video-related devices (e.g. DRM).
504 Buffers (planes) are allocated by a driver on behalf of an application. Next,
505 these buffers are exported to the application as file descriptors using an API
506 which is specific for an allocator driver.  Only such file descriptor are
507 exchanged. The descriptors and meta-information are passed in &v4l2-buffer; (or
508 in &v4l2-plane; in the multi-planar API case).  The driver must be switched
509 into DMABUF I/O mode by calling the &VIDIOC-REQBUFS; with the desired buffer
510 type.</para>
511
512     <example>
513       <title>Initiating streaming I/O with DMABUF file descriptors</title>
514
515       <programlisting>
516 &v4l2-requestbuffers; reqbuf;
517
518 memset(&amp;reqbuf, 0, sizeof (reqbuf));
519 reqbuf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
520 reqbuf.memory = V4L2_MEMORY_DMABUF;
521 reqbuf.count = 1;
522
523 if (ioctl(fd, &VIDIOC-REQBUFS;, &amp;reqbuf) == -1) {
524         if (errno == EINVAL)
525                 printf("Video capturing or DMABUF streaming is not supported\n");
526         else
527                 perror("VIDIOC_REQBUFS");
528
529         exit(EXIT_FAILURE);
530 }
531       </programlisting>
532     </example>
533
534     <para>The buffer (plane) file descriptor is passed on the fly with the
535 &VIDIOC-QBUF; ioctl. In case of multiplanar buffers, every plane can be
536 associated with a different DMABUF descriptor. Although buffers are commonly
537 cycled, applications can pass a different DMABUF descriptor at each
538 <constant>VIDIOC_QBUF</constant> call.</para>
539
540     <example>
541       <title>Queueing DMABUF using single plane API</title>
542
543       <programlisting>
544 int buffer_queue(int v4lfd, int index, int dmafd)
545 {
546         &v4l2-buffer; buf;
547
548         memset(&amp;buf, 0, sizeof buf);
549         buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
550         buf.memory = V4L2_MEMORY_DMABUF;
551         buf.index = index;
552         buf.m.fd = dmafd;
553
554         if (ioctl(v4lfd, &VIDIOC-QBUF;, &amp;buf) == -1) {
555                 perror("VIDIOC_QBUF");
556                 return -1;
557         }
558
559         return 0;
560 }
561       </programlisting>
562     </example>
563
564     <example>
565       <title>Queueing DMABUF using multi plane API</title>
566
567       <programlisting>
568 int buffer_queue_mp(int v4lfd, int index, int dmafd[], int n_planes)
569 {
570         &v4l2-buffer; buf;
571         &v4l2-plane; planes[VIDEO_MAX_PLANES];
572         int i;
573
574         memset(&amp;buf, 0, sizeof buf);
575         buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE_MPLANE;
576         buf.memory = V4L2_MEMORY_DMABUF;
577         buf.index = index;
578         buf.m.planes = planes;
579         buf.length = n_planes;
580
581         memset(&amp;planes, 0, sizeof planes);
582
583         for (i = 0; i &lt; n_planes; ++i)
584                 buf.m.planes[i].m.fd = dmafd[i];
585
586         if (ioctl(v4lfd, &VIDIOC-QBUF;, &amp;buf) == -1) {
587                 perror("VIDIOC_QBUF");
588                 return -1;
589         }
590
591         return 0;
592 }
593       </programlisting>
594     </example>
595
596     <para>Captured or displayed buffers are dequeued with the
597 &VIDIOC-DQBUF; ioctl. The driver can unlock the buffer at any
598 time between the completion of the DMA and this ioctl. The memory is
599 also unlocked when &VIDIOC-STREAMOFF; is called, &VIDIOC-REQBUFS;, or
600 when the device is closed.</para>
601
602     <para>For capturing applications it is customary to enqueue a
603 number of empty buffers, to start capturing and enter the read loop.
604 Here the application waits until a filled buffer can be dequeued, and
605 re-enqueues the buffer when the data is no longer needed. Output
606 applications fill and enqueue buffers, when enough buffers are stacked
607 up output is started. In the write loop, when the application
608 runs out of free buffers it must wait until an empty buffer can be
609 dequeued and reused. Two methods exist to suspend execution of the
610 application until one or more buffers can be dequeued. By default
611 <constant>VIDIOC_DQBUF</constant> blocks when no buffer is in the
612 outgoing queue. When the <constant>O_NONBLOCK</constant> flag was
613 given to the &func-open; function, <constant>VIDIOC_DQBUF</constant>
614 returns immediately with an &EAGAIN; when no buffer is available. The
615 &func-select; and &func-poll; functions are always available.</para>
616
617     <para>To start and stop capturing or displaying applications call the
618 &VIDIOC-STREAMON; and &VIDIOC-STREAMOFF; ioctls. Note that
619 <constant>VIDIOC_STREAMOFF</constant> removes all buffers from both queues and
620 unlocks all buffers as a side effect. Since there is no notion of doing
621 anything "now" on a multitasking system, if an application needs to synchronize
622 with another event it should examine the &v4l2-buffer;
623 <structfield>timestamp</structfield> of captured or outputted buffers.</para>
624
625     <para>Drivers implementing DMABUF importing I/O must support the
626 <constant>VIDIOC_REQBUFS</constant>, <constant>VIDIOC_QBUF</constant>,
627 <constant>VIDIOC_DQBUF</constant>, <constant>VIDIOC_STREAMON</constant> and
628 <constant>VIDIOC_STREAMOFF</constant> ioctls, and the
629 <function>select()</function> and <function>poll()</function> functions.</para>
630
631   </section>
632
633   <section id="async">
634     <title>Asynchronous I/O</title>
635
636     <para>This method is not defined yet.</para>
637   </section>
638
639   <section id="buffer">
640     <title>Buffers</title>
641
642     <para>A buffer contains data exchanged by application and
643 driver using one of the Streaming I/O methods. In the multi-planar API, the
644 data is held in planes, while the buffer structure acts as a container
645 for the planes. Only pointers to buffers (planes) are exchanged, the data
646 itself is not copied. These pointers, together with meta-information like
647 timestamps or field parity, are stored in a struct
648 <structname>v4l2_buffer</structname>, argument to
649 the &VIDIOC-QUERYBUF;, &VIDIOC-QBUF; and &VIDIOC-DQBUF; ioctl.
650 In the multi-planar API, some plane-specific members of struct
651 <structname>v4l2_buffer</structname>, such as pointers and sizes for each
652 plane, are stored in struct <structname>v4l2_plane</structname> instead.
653 In that case, struct <structname>v4l2_buffer</structname> contains an array of
654 plane structures.</para>
655
656       <para>For timestamp types that are sampled from the system clock
657 (V4L2_BUF_FLAG_TIMESTAMP_MONOTONIC) it is guaranteed that the timestamp is
658 taken after the complete frame has been received (or transmitted in
659 case of video output devices). For other kinds of
660 timestamps this may vary depending on the driver.</para>
661
662     <table frame="none" pgwide="1" id="v4l2-buffer">
663       <title>struct <structname>v4l2_buffer</structname></title>
664       <tgroup cols="4">
665         &cs-ustr;
666         <tbody valign="top">
667           <row>
668             <entry>__u32</entry>
669             <entry><structfield>index</structfield></entry>
670             <entry></entry>
671             <entry>Number of the buffer, set by the application. This
672 field is only used for <link linkend="mmap">memory mapping</link> I/O
673 and can range from zero to the number of buffers allocated
674 with the &VIDIOC-REQBUFS; ioctl (&v4l2-requestbuffers; <structfield>count</structfield>) minus one.</entry>
675           </row>
676           <row>
677             <entry>__u32</entry>
678             <entry><structfield>type</structfield></entry>
679             <entry></entry>
680             <entry>Type of the buffer, same as &v4l2-format;
681 <structfield>type</structfield> or &v4l2-requestbuffers;
682 <structfield>type</structfield>, set by the application. See <xref
683 linkend="v4l2-buf-type" /></entry>
684           </row>
685           <row>
686             <entry>__u32</entry>
687             <entry><structfield>bytesused</structfield></entry>
688             <entry></entry>
689             <entry>The number of bytes occupied by the data in the
690 buffer. It depends on the negotiated data format and may change with
691 each buffer for compressed variable size data like JPEG images.
692 Drivers must set this field when <structfield>type</structfield>
693 refers to an input stream, applications when an output stream.</entry>
694           </row>
695           <row>
696             <entry>__u32</entry>
697             <entry><structfield>flags</structfield></entry>
698             <entry></entry>
699             <entry>Flags set by the application or driver, see <xref
700 linkend="buffer-flags" />.</entry>
701           </row>
702           <row>
703             <entry>__u32</entry>
704             <entry><structfield>field</structfield></entry>
705             <entry></entry>
706             <entry>Indicates the field order of the image in the
707 buffer, see <xref linkend="v4l2-field" />. This field is not used when
708 the buffer contains VBI data. Drivers must set it when
709 <structfield>type</structfield> refers to an input stream,
710 applications when an output stream.</entry>
711           </row>
712           <row>
713             <entry>struct timeval</entry>
714             <entry><structfield>timestamp</structfield></entry>
715             <entry></entry>
716             <entry><para>For input streams this is time when the first data
717             byte was captured, as returned by the
718             <function>clock_gettime()</function> function for the relevant
719             clock id; see <constant>V4L2_BUF_FLAG_TIMESTAMP_*</constant> in
720             <xref linkend="buffer-flags" />. For output streams the driver
721             stores the time at which the last data byte was actually sent out
722             in the  <structfield>timestamp</structfield> field. This permits
723             applications to monitor the drift between the video and system
724             clock.</para></entry>
725           </row>
726           <row>
727             <entry>&v4l2-timecode;</entry>
728             <entry><structfield>timecode</structfield></entry>
729             <entry></entry>
730             <entry>When <structfield>type</structfield> is
731 <constant>V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE</constant> and the
732 <constant>V4L2_BUF_FLAG_TIMECODE</constant> flag is set in
733 <structfield>flags</structfield>, this structure contains a frame
734 timecode. In <link linkend="v4l2-field">V4L2_FIELD_ALTERNATE</link>
735 mode the top and bottom field contain the same timecode.
736 Timecodes are intended to help video editing and are typically recorded on
737 video tapes, but also embedded in compressed formats like MPEG. This
738 field is independent of the <structfield>timestamp</structfield> and
739 <structfield>sequence</structfield> fields.</entry>
740           </row>
741           <row>
742             <entry>__u32</entry>
743             <entry><structfield>sequence</structfield></entry>
744             <entry></entry>
745             <entry>Set by the driver, counting the frames (not fields!) in
746 sequence. This field is set for both input and output devices.</entry>
747           </row>
748           <row>
749             <entry spanname="hspan"><para>In <link
750 linkend="v4l2-field">V4L2_FIELD_ALTERNATE</link> mode the top and
751 bottom field have the same sequence number. The count starts at zero
752 and includes dropped or repeated frames. A dropped frame was received
753 by an input device but could not be stored due to lack of free buffer
754 space. A repeated frame was displayed again by an output device
755 because the application did not pass new data in
756 time.</para><para>Note this may count the frames received
757 e.g. over USB, without taking into account the frames dropped by the
758 remote hardware due to limited compression throughput or bus
759 bandwidth. These devices identify by not enumerating any video
760 standards, see <xref linkend="standard" />.</para></entry>
761           </row>
762           <row>
763             <entry>__u32</entry>
764             <entry><structfield>memory</structfield></entry>
765             <entry></entry>
766             <entry>This field must be set by applications and/or drivers
767 in accordance with the selected I/O method. See <xref linkend="v4l2-memory"
768             /></entry>
769           </row>
770           <row>
771             <entry>union</entry>
772             <entry><structfield>m</structfield></entry>
773           </row>
774           <row>
775             <entry></entry>
776             <entry>__u32</entry>
777             <entry><structfield>offset</structfield></entry>
778             <entry>For the single-planar API and when
779 <structfield>memory</structfield> is <constant>V4L2_MEMORY_MMAP</constant> this
780 is the offset of the buffer from the start of the device memory. The value is
781 returned by the driver and apart of serving as parameter to the &func-mmap;
782 function not useful for applications. See <xref linkend="mmap" /> for details
783           </entry>
784           </row>
785           <row>
786             <entry></entry>
787             <entry>unsigned long</entry>
788             <entry><structfield>userptr</structfield></entry>
789             <entry>For the single-planar API and when
790 <structfield>memory</structfield> is <constant>V4L2_MEMORY_USERPTR</constant>
791 this is a pointer to the buffer (casted to unsigned long type) in virtual
792 memory, set by the application. See <xref linkend="userp" /> for details.
793             </entry>
794           </row>
795           <row>
796             <entry></entry>
797             <entry>struct v4l2_plane</entry>
798             <entry><structfield>*planes</structfield></entry>
799             <entry>When using the multi-planar API, contains a userspace pointer
800             to an array of &v4l2-plane;. The size of the array should be put
801             in the <structfield>length</structfield> field of this
802             <structname>v4l2_buffer</structname> structure.</entry>
803           </row>
804           <row>
805             <entry></entry>
806             <entry>int</entry>
807             <entry><structfield>fd</structfield></entry>
808             <entry>For the single-plane API and when
809 <structfield>memory</structfield> is <constant>V4L2_MEMORY_DMABUF</constant> this
810 is the file descriptor associated with a DMABUF buffer.</entry>
811           </row>
812           <row>
813             <entry>__u32</entry>
814             <entry><structfield>length</structfield></entry>
815             <entry></entry>
816             <entry>Size of the buffer (not the payload) in bytes for the
817             single-planar API. For the multi-planar API the application sets
818             this to the number of elements in the <structfield>planes</structfield>
819             array. The driver will fill in the actual number of valid elements in
820             that array.
821             </entry>
822           </row>
823           <row>
824             <entry>__u32</entry>
825             <entry><structfield>reserved2</structfield></entry>
826             <entry></entry>
827             <entry>A place holder for future extensions. Applications
828 should set this to 0.</entry>
829           </row>
830           <row>
831             <entry>__u32</entry>
832             <entry><structfield>reserved</structfield></entry>
833             <entry></entry>
834             <entry>A place holder for future extensions. Applications
835 should set this to 0.</entry>
836           </row>
837         </tbody>
838       </tgroup>
839     </table>
840
841     <table frame="none" pgwide="1" id="v4l2-plane">
842       <title>struct <structname>v4l2_plane</structname></title>
843       <tgroup cols="4">
844         &cs-ustr;
845         <tbody valign="top">
846           <row>
847             <entry>__u32</entry>
848             <entry><structfield>bytesused</structfield></entry>
849             <entry></entry>
850             <entry>The number of bytes occupied by data in the plane
851             (its payload).</entry>
852           </row>
853           <row>
854             <entry>__u32</entry>
855             <entry><structfield>length</structfield></entry>
856             <entry></entry>
857             <entry>Size in bytes of the plane (not its payload).</entry>
858           </row>
859           <row>
860             <entry>union</entry>
861             <entry><structfield>m</structfield></entry>
862             <entry></entry>
863             <entry></entry>
864           </row>
865           <row>
866             <entry></entry>
867             <entry>__u32</entry>
868             <entry><structfield>mem_offset</structfield></entry>
869             <entry>When the memory type in the containing &v4l2-buffer; is
870               <constant>V4L2_MEMORY_MMAP</constant>, this is the value that
871               should be passed to &func-mmap;, similar to the
872               <structfield>offset</structfield> field in &v4l2-buffer;.</entry>
873           </row>
874           <row>
875             <entry></entry>
876             <entry>unsigned long</entry>
877             <entry><structfield>userptr</structfield></entry>
878             <entry>When the memory type in the containing &v4l2-buffer; is
879               <constant>V4L2_MEMORY_USERPTR</constant>, this is a userspace
880               pointer to the memory allocated for this plane by an application.
881               </entry>
882           </row>
883           <row>
884             <entry></entry>
885             <entry>int</entry>
886             <entry><structfield>fd</structfield></entry>
887             <entry>When the memory type in the containing &v4l2-buffer; is
888                 <constant>V4L2_MEMORY_DMABUF</constant>, this is a file
889                 descriptor associated with a DMABUF buffer, similar to the
890                 <structfield>fd</structfield> field in &v4l2-buffer;.</entry>
891           </row>
892           <row>
893             <entry>__u32</entry>
894             <entry><structfield>data_offset</structfield></entry>
895             <entry></entry>
896             <entry>Offset in bytes to video data in the plane, if applicable.
897             </entry>
898           </row>
899           <row>
900             <entry>__u32</entry>
901             <entry><structfield>reserved[11]</structfield></entry>
902             <entry></entry>
903             <entry>Reserved for future use. Should be zeroed by an
904             application.</entry>
905           </row>
906         </tbody>
907       </tgroup>
908     </table>
909
910     <table frame="none" pgwide="1" id="v4l2-buf-type">
911       <title>enum v4l2_buf_type</title>
912       <tgroup cols="3">
913         &cs-def;
914         <tbody valign="top">
915           <row>
916             <entry><constant>V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE</constant></entry>
917             <entry>1</entry>
918             <entry>Buffer of a single-planar video capture stream, see <xref
919                 linkend="capture" />.</entry>
920           </row>
921           <row>
922             <entry><constant>V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE_MPLANE</constant>
923             </entry>
924             <entry>9</entry>
925             <entry>Buffer of a multi-planar video capture stream, see <xref
926                 linkend="capture" />.</entry>
927           </row>
928           <row>
929             <entry><constant>V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OUTPUT</constant></entry>
930             <entry>2</entry>
931             <entry>Buffer of a single-planar video output stream, see <xref
932                 linkend="output" />.</entry>
933           </row>
934           <row>
935             <entry><constant>V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OUTPUT_MPLANE</constant>
936             </entry>
937             <entry>10</entry>
938             <entry>Buffer of a multi-planar video output stream, see <xref
939                 linkend="output" />.</entry>
940           </row>
941           <row>
942             <entry><constant>V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OVERLAY</constant></entry>
943             <entry>3</entry>
944             <entry>Buffer for video overlay, see <xref linkend="overlay" />.</entry>
945           </row>
946           <row>
947             <entry><constant>V4L2_BUF_TYPE_VBI_CAPTURE</constant></entry>
948             <entry>4</entry>
949             <entry>Buffer of a raw VBI capture stream, see <xref
950                 linkend="raw-vbi" />.</entry>
951           </row>
952           <row>
953             <entry><constant>V4L2_BUF_TYPE_VBI_OUTPUT</constant></entry>
954             <entry>5</entry>
955             <entry>Buffer of a raw VBI output stream, see <xref
956                 linkend="raw-vbi" />.</entry>
957           </row>
958           <row>
959             <entry><constant>V4L2_BUF_TYPE_SLICED_VBI_CAPTURE</constant></entry>
960             <entry>6</entry>
961             <entry>Buffer of a sliced VBI capture stream, see <xref
962                 linkend="sliced" />.</entry>
963           </row>
964           <row>
965             <entry><constant>V4L2_BUF_TYPE_SLICED_VBI_OUTPUT</constant></entry>
966             <entry>7</entry>
967             <entry>Buffer of a sliced VBI output stream, see <xref
968                 linkend="sliced" />.</entry>
969           </row>
970           <row>
971             <entry><constant>V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OUTPUT_OVERLAY</constant></entry>
972             <entry>8</entry>
973             <entry>Buffer for video output overlay (OSD), see <xref
974                 linkend="osd" />.</entry>
975           </row>
976           <row>
977             <entry><constant>V4L2_BUF_TYPE_SDR_CAPTURE</constant></entry>
978             <entry>11</entry>
979             <entry>Buffer for Software Defined Radio (SDR), see <xref
980                 linkend="sdr" />.</entry>
981           </row>
982         </tbody>
983       </tgroup>
984     </table>
985
986     <table frame="none" pgwide="1" id="buffer-flags">
987       <title>Buffer Flags</title>
988       <tgroup cols="3">
989         &cs-def;
990         <tbody valign="top">
991           <row>
992             <entry><constant>V4L2_BUF_FLAG_MAPPED</constant></entry>
993             <entry>0x00000001</entry>
994             <entry>The buffer resides in device memory and has been mapped
995 into the application's address space, see <xref linkend="mmap" /> for details.
996 Drivers set or clear this flag when the
997 <link linkend="vidioc-querybuf">VIDIOC_QUERYBUF</link>, <link
998           linkend="vidioc-qbuf">VIDIOC_QBUF</link> or <link
999           linkend="vidioc-qbuf">VIDIOC_DQBUF</link> ioctl is called. Set by the driver.</entry>
1000           </row>
1001           <row>
1002             <entry><constant>V4L2_BUF_FLAG_QUEUED</constant></entry>
1003             <entry>0x00000002</entry>
1004           <entry>Internally drivers maintain two buffer queues, an
1005 incoming and outgoing queue. When this flag is set, the buffer is
1006 currently on the incoming queue. It automatically moves to the
1007 outgoing queue after the buffer has been filled (capture devices) or
1008 displayed (output devices). Drivers set or clear this flag when the
1009 <constant>VIDIOC_QUERYBUF</constant> ioctl is called. After
1010 (successful) calling the <constant>VIDIOC_QBUF </constant>ioctl it is
1011 always set and after <constant>VIDIOC_DQBUF</constant> always
1012 cleared.</entry>
1013           </row>
1014           <row>
1015             <entry><constant>V4L2_BUF_FLAG_DONE</constant></entry>
1016             <entry>0x00000004</entry>
1017             <entry>When this flag is set, the buffer is currently on
1018 the outgoing queue, ready to be dequeued from the driver. Drivers set
1019 or clear this flag when the <constant>VIDIOC_QUERYBUF</constant> ioctl
1020 is called. After calling the <constant>VIDIOC_QBUF</constant> or
1021 <constant>VIDIOC_DQBUF</constant> it is always cleared. Of course a
1022 buffer cannot be on both queues at the same time, the
1023 <constant>V4L2_BUF_FLAG_QUEUED</constant> and
1024 <constant>V4L2_BUF_FLAG_DONE</constant> flag are mutually exclusive.
1025 They can be both cleared however, then the buffer is in "dequeued"
1026 state, in the application domain to say so.</entry>
1027           </row>
1028           <row>
1029             <entry><constant>V4L2_BUF_FLAG_ERROR</constant></entry>
1030             <entry>0x00000040</entry>
1031             <entry>When this flag is set, the buffer has been dequeued
1032             successfully, although the data might have been corrupted.
1033             This is recoverable, streaming may continue as normal and
1034             the buffer may be reused normally.
1035             Drivers set this flag when the <constant>VIDIOC_DQBUF</constant>
1036             ioctl is called.</entry>
1037           </row>
1038           <row>
1039             <entry><constant>V4L2_BUF_FLAG_KEYFRAME</constant></entry>
1040             <entry>0x00000008</entry>
1041           <entry>Drivers set or clear this flag when calling the
1042 <constant>VIDIOC_DQBUF</constant> ioctl. It may be set by video
1043 capture devices when the buffer contains a compressed image which is a
1044 key frame (or field), &ie; can be decompressed on its own.</entry>
1045           </row>
1046           <row>
1047             <entry><constant>V4L2_BUF_FLAG_PFRAME</constant></entry>
1048             <entry>0x00000010</entry>
1049             <entry>Similar to <constant>V4L2_BUF_FLAG_KEYFRAME</constant>
1050 this flags predicted frames or fields which contain only differences to a
1051 previous key frame.</entry>
1052           </row>
1053           <row>
1054             <entry><constant>V4L2_BUF_FLAG_BFRAME</constant></entry>
1055             <entry>0x00000020</entry>
1056             <entry>Similar to <constant>V4L2_BUF_FLAG_PFRAME</constant>
1057         this is a bidirectional predicted frame or field. [ooc tbd]</entry>
1058           </row>
1059           <row>
1060             <entry><constant>V4L2_BUF_FLAG_TIMECODE</constant></entry>
1061             <entry>0x00000100</entry>
1062             <entry>The <structfield>timecode</structfield> field is valid.
1063 Drivers set or clear this flag when the <constant>VIDIOC_DQBUF</constant>
1064 ioctl is called.</entry>
1065           </row>
1066           <row>
1067             <entry><constant>V4L2_BUF_FLAG_PREPARED</constant></entry>
1068             <entry>0x00000400</entry>
1069             <entry>The buffer has been prepared for I/O and can be queued by the
1070 application. Drivers set or clear this flag when the
1071 <link linkend="vidioc-querybuf">VIDIOC_QUERYBUF</link>, <link
1072           linkend="vidioc-qbuf">VIDIOC_PREPARE_BUF</link>, <link
1073           linkend="vidioc-qbuf">VIDIOC_QBUF</link> or <link
1074           linkend="vidioc-qbuf">VIDIOC_DQBUF</link> ioctl is called.</entry>
1075           </row>
1076           <row>
1077             <entry><constant>V4L2_BUF_FLAG_NO_CACHE_INVALIDATE</constant></entry>
1078             <entry>0x00000800</entry>
1079             <entry>Caches do not have to be invalidated for this buffer.
1080 Typically applications shall use this flag if the data captured in the buffer
1081 is not going to be touched by the CPU, instead the buffer will, probably, be
1082 passed on to a DMA-capable hardware unit for further processing or output.
1083 </entry>
1084           </row>
1085           <row>
1086             <entry><constant>V4L2_BUF_FLAG_NO_CACHE_CLEAN</constant></entry>
1087             <entry>0x00001000</entry>
1088             <entry>Caches do not have to be cleaned for this buffer.
1089 Typically applications shall use this flag for output buffers if the data
1090 in this buffer has not been created by the CPU but by some DMA-capable unit,
1091 in which case caches have not been used.</entry>
1092           </row>
1093           <row>
1094             <entry><constant>V4L2_BUF_FLAG_TIMESTAMP_MASK</constant></entry>
1095             <entry>0x0000e000</entry>
1096             <entry>Mask for timestamp types below. To test the
1097             timestamp type, mask out bits not belonging to timestamp
1098             type by performing a logical and operation with buffer
1099             flags and timestamp mask.</entry>
1100           </row>
1101           <row>
1102             <entry><constant>V4L2_BUF_FLAG_TIMESTAMP_UNKNOWN</constant></entry>
1103             <entry>0x00000000</entry>
1104             <entry>Unknown timestamp type. This type is used by
1105             drivers before Linux 3.9 and may be either monotonic (see
1106             below) or realtime (wall clock). Monotonic clock has been
1107             favoured in embedded systems whereas most of the drivers
1108             use the realtime clock. Either kinds of timestamps are
1109             available in user space via
1110             <function>clock_gettime(2)</function> using clock IDs
1111             <constant>CLOCK_MONOTONIC</constant> and
1112             <constant>CLOCK_REALTIME</constant>, respectively.</entry>
1113           </row>
1114           <row>
1115             <entry><constant>V4L2_BUF_FLAG_TIMESTAMP_MONOTONIC</constant></entry>
1116             <entry>0x00002000</entry>
1117             <entry>The buffer timestamp has been taken from the
1118             <constant>CLOCK_MONOTONIC</constant> clock. To access the
1119             same clock outside V4L2, use
1120             <function>clock_gettime(2)</function> .</entry>
1121           </row>
1122           <row>
1123             <entry><constant>V4L2_BUF_FLAG_TIMESTAMP_COPY</constant></entry>
1124             <entry>0x00004000</entry>
1125             <entry>The CAPTURE buffer timestamp has been taken from the
1126             corresponding OUTPUT buffer. This flag applies only to mem2mem devices.</entry>
1127           </row>
1128         </tbody>
1129       </tgroup>
1130     </table>
1131
1132     <table pgwide="1" frame="none" id="v4l2-memory">
1133       <title>enum v4l2_memory</title>
1134       <tgroup cols="3">
1135         &cs-def;
1136         <tbody valign="top">
1137           <row>
1138             <entry><constant>V4L2_MEMORY_MMAP</constant></entry>
1139             <entry>1</entry>
1140             <entry>The buffer is used for <link linkend="mmap">memory
1141 mapping</link> I/O.</entry>
1142           </row>
1143           <row>
1144             <entry><constant>V4L2_MEMORY_USERPTR</constant></entry>
1145             <entry>2</entry>
1146             <entry>The buffer is used for <link linkend="userp">user
1147 pointer</link> I/O.</entry>
1148           </row>
1149           <row>
1150             <entry><constant>V4L2_MEMORY_OVERLAY</constant></entry>
1151             <entry>3</entry>
1152             <entry>[to do]</entry>
1153           </row>
1154           <row>
1155             <entry><constant>V4L2_MEMORY_DMABUF</constant></entry>
1156             <entry>4</entry>
1157             <entry>The buffer is used for <link linkend="dmabuf">DMA shared
1158 buffer</link> I/O.</entry>
1159           </row>
1160         </tbody>
1161       </tgroup>
1162     </table>
1163
1164     <section>
1165       <title>Timecodes</title>
1166
1167       <para>The <structname>v4l2_timecode</structname> structure is
1168 designed to hold a <xref linkend="smpte12m" /> or similar timecode.
1169 (struct <structname>timeval</structname> timestamps are stored in
1170 &v4l2-buffer; field <structfield>timestamp</structfield>.)</para>
1171
1172       <table frame="none" pgwide="1" id="v4l2-timecode">
1173         <title>struct <structname>v4l2_timecode</structname></title>
1174         <tgroup cols="3">
1175           &cs-str;
1176           <tbody valign="top">
1177             <row>
1178               <entry>__u32</entry>
1179               <entry><structfield>type</structfield></entry>
1180               <entry>Frame rate the timecodes are based on, see <xref
1181                   linkend="timecode-type" />.</entry>
1182             </row>
1183             <row>
1184               <entry>__u32</entry>
1185               <entry><structfield>flags</structfield></entry>
1186               <entry>Timecode flags, see <xref linkend="timecode-flags" />.</entry>
1187             </row>
1188             <row>
1189               <entry>__u8</entry>
1190               <entry><structfield>frames</structfield></entry>
1191               <entry>Frame count, 0 ... 23/24/29/49/59, depending on the
1192             type of timecode.</entry>
1193             </row>
1194             <row>
1195               <entry>__u8</entry>
1196               <entry><structfield>seconds</structfield></entry>
1197               <entry>Seconds count, 0 ... 59. This is a binary, not BCD number.</entry>
1198             </row>
1199             <row>
1200               <entry>__u8</entry>
1201               <entry><structfield>minutes</structfield></entry>
1202               <entry>Minutes count, 0 ... 59. This is a binary, not BCD number.</entry>
1203             </row>
1204             <row>
1205               <entry>__u8</entry>
1206               <entry><structfield>hours</structfield></entry>
1207               <entry>Hours count, 0 ... 29. This is a binary, not BCD number.</entry>
1208             </row>
1209             <row>
1210               <entry>__u8</entry>
1211               <entry><structfield>userbits</structfield>[4]</entry>
1212               <entry>The "user group" bits from the timecode.</entry>
1213             </row>
1214           </tbody>
1215         </tgroup>
1216       </table>
1217
1218       <table frame="none" pgwide="1" id="timecode-type">
1219         <title>Timecode Types</title>
1220         <tgroup cols="3">
1221         &cs-def;
1222           <tbody valign="top">
1223             <row>
1224               <entry><constant>V4L2_TC_TYPE_24FPS</constant></entry>
1225               <entry>1</entry>
1226               <entry>24 frames per second, i.&nbsp;e. film.</entry>
1227             </row>
1228             <row>
1229               <entry><constant>V4L2_TC_TYPE_25FPS</constant></entry>
1230               <entry>2</entry>
1231               <entry>25 frames per second, &ie; PAL or SECAM video.</entry>
1232             </row>
1233             <row>
1234               <entry><constant>V4L2_TC_TYPE_30FPS</constant></entry>
1235               <entry>3</entry>
1236               <entry>30 frames per second, &ie; NTSC video.</entry>
1237             </row>
1238             <row>
1239               <entry><constant>V4L2_TC_TYPE_50FPS</constant></entry>
1240               <entry>4</entry>
1241               <entry></entry>
1242             </row>
1243             <row>
1244               <entry><constant>V4L2_TC_TYPE_60FPS</constant></entry>
1245               <entry>5</entry>
1246               <entry></entry>
1247             </row>
1248           </tbody>
1249         </tgroup>
1250       </table>
1251
1252       <table frame="none" pgwide="1" id="timecode-flags">
1253         <title>Timecode Flags</title>
1254         <tgroup cols="3">
1255         &cs-def;
1256           <tbody valign="top">
1257             <row>
1258               <entry><constant>V4L2_TC_FLAG_DROPFRAME</constant></entry>
1259               <entry>0x0001</entry>
1260               <entry>Indicates "drop frame" semantics for counting frames
1261 in 29.97 fps material. When set, frame numbers 0 and 1 at the start of
1262 each minute, except minutes 0, 10, 20, 30, 40, 50 are omitted from the
1263 count.</entry>
1264             </row>
1265             <row>
1266               <entry><constant>V4L2_TC_FLAG_COLORFRAME</constant></entry>
1267               <entry>0x0002</entry>
1268               <entry>The "color frame" flag.</entry>
1269             </row>
1270             <row>
1271               <entry><constant>V4L2_TC_USERBITS_field</constant></entry>
1272               <entry>0x000C</entry>
1273               <entry>Field mask for the "binary group flags".</entry>
1274             </row>
1275             <row>
1276               <entry><constant>V4L2_TC_USERBITS_USERDEFINED</constant></entry>
1277               <entry>0x0000</entry>
1278               <entry>Unspecified format.</entry>
1279             </row>
1280             <row>
1281               <entry><constant>V4L2_TC_USERBITS_8BITCHARS</constant></entry>
1282               <entry>0x0008</entry>
1283               <entry>8-bit ISO characters.</entry>
1284             </row>
1285           </tbody>
1286         </tgroup>
1287       </table>
1288     </section>
1289   </section>
1290
1291   <section id="field-order">
1292     <title>Field Order</title>
1293
1294     <para>We have to distinguish between progressive and interlaced
1295 video. Progressive video transmits all lines of a video image
1296 sequentially. Interlaced video divides an image into two fields,
1297 containing only the odd and even lines of the image, respectively.
1298 Alternating the so called odd and even field are transmitted, and due
1299 to a small delay between fields a cathode ray TV displays the lines
1300 interleaved, yielding the original frame. This curious technique was
1301 invented because at refresh rates similar to film the image would
1302 fade out too quickly. Transmitting fields reduces the flicker without
1303 the necessity of doubling the frame rate and with it the bandwidth
1304 required for each channel.</para>
1305
1306     <para>It is important to understand a video camera does not expose
1307 one frame at a time, merely transmitting the frames separated into
1308 fields. The fields are in fact captured at two different instances in
1309 time. An object on screen may well move between one field and the
1310 next. For applications analysing motion it is of paramount importance
1311 to recognize which field of a frame is older, the <emphasis>temporal
1312 order</emphasis>.</para>
1313
1314     <para>When the driver provides or accepts images field by field
1315 rather than interleaved, it is also important applications understand
1316 how the fields combine to frames. We distinguish between top (aka odd) and
1317 bottom (aka even) fields, the <emphasis>spatial order</emphasis>: The first line
1318 of the top field is the first line of an interlaced frame, the first
1319 line of the bottom field is the second line of that frame.</para>
1320
1321     <para>However because fields were captured one after the other,
1322 arguing whether a frame commences with the top or bottom field is
1323 pointless. Any two successive top and bottom, or bottom and top fields
1324 yield a valid frame. Only when the source was progressive to begin
1325 with, &eg; when transferring film to video, two fields may come from
1326 the same frame, creating a natural order.</para>
1327
1328     <para>Counter to intuition the top field is not necessarily the
1329 older field. Whether the older field contains the top or bottom lines
1330 is a convention determined by the video standard. Hence the
1331 distinction between temporal and spatial order of fields. The diagrams
1332 below should make this clearer.</para>
1333
1334     <para>All video capture and output devices must report the current
1335 field order. Some drivers may permit the selection of a different
1336 order, to this end applications initialize the
1337 <structfield>field</structfield> field of &v4l2-pix-format; before
1338 calling the &VIDIOC-S-FMT; ioctl. If this is not desired it should
1339 have the value <constant>V4L2_FIELD_ANY</constant> (0).</para>
1340
1341     <table frame="none" pgwide="1" id="v4l2-field">
1342       <title>enum v4l2_field</title>
1343       <tgroup cols="3">
1344         &cs-def;
1345         <tbody valign="top">
1346           <row>
1347             <entry><constant>V4L2_FIELD_ANY</constant></entry>
1348             <entry>0</entry>
1349             <entry>Applications request this field order when any
1350 one of the <constant>V4L2_FIELD_NONE</constant>,
1351 <constant>V4L2_FIELD_TOP</constant>,
1352 <constant>V4L2_FIELD_BOTTOM</constant>, or
1353 <constant>V4L2_FIELD_INTERLACED</constant> formats is acceptable.
1354 Drivers choose depending on hardware capabilities or e.&nbsp;g. the
1355 requested image size, and return the actual field order. &v4l2-buffer;
1356 <structfield>field</structfield> can never be
1357 <constant>V4L2_FIELD_ANY</constant>.</entry>
1358           </row>
1359           <row>
1360             <entry><constant>V4L2_FIELD_NONE</constant></entry>
1361             <entry>1</entry>
1362             <entry>Images are in progressive format, not interlaced.
1363 The driver may also indicate this order when it cannot distinguish
1364 between <constant>V4L2_FIELD_TOP</constant> and
1365 <constant>V4L2_FIELD_BOTTOM</constant>.</entry>
1366           </row>
1367           <row>
1368             <entry><constant>V4L2_FIELD_TOP</constant></entry>
1369             <entry>2</entry>
1370             <entry>Images consist of the top (aka odd) field only.</entry>
1371           </row>
1372           <row>
1373             <entry><constant>V4L2_FIELD_BOTTOM</constant></entry>
1374             <entry>3</entry>
1375             <entry>Images consist of the bottom (aka even) field only.
1376 Applications may wish to prevent a device from capturing interlaced
1377 images because they will have "comb" or "feathering" artefacts around
1378 moving objects.</entry>
1379           </row>
1380           <row>
1381             <entry><constant>V4L2_FIELD_INTERLACED</constant></entry>
1382             <entry>4</entry>
1383             <entry>Images contain both fields, interleaved line by
1384 line. The temporal order of the fields (whether the top or bottom
1385 field is first transmitted) depends on the current video standard.
1386 M/NTSC transmits the bottom field first, all other standards the top
1387 field first.</entry>
1388           </row>
1389           <row>
1390             <entry><constant>V4L2_FIELD_SEQ_TB</constant></entry>
1391             <entry>5</entry>
1392             <entry>Images contain both fields, the top field lines
1393 are stored first in memory, immediately followed by the bottom field
1394 lines. Fields are always stored in temporal order, the older one first
1395 in memory. Image sizes refer to the frame, not fields.</entry>
1396           </row>
1397           <row>
1398             <entry><constant>V4L2_FIELD_SEQ_BT</constant></entry>
1399             <entry>6</entry>
1400             <entry>Images contain both fields, the bottom field
1401 lines are stored first in memory, immediately followed by the top
1402 field lines. Fields are always stored in temporal order, the older one
1403 first in memory. Image sizes refer to the frame, not fields.</entry>
1404           </row>
1405           <row>
1406             <entry><constant>V4L2_FIELD_ALTERNATE</constant></entry>
1407             <entry>7</entry>
1408             <entry>The two fields of a frame are passed in separate
1409 buffers, in temporal order, &ie; the older one first. To indicate the field
1410 parity (whether the current field is a top or bottom field) the driver
1411 or application, depending on data direction, must set &v4l2-buffer;
1412 <structfield>field</structfield> to
1413 <constant>V4L2_FIELD_TOP</constant> or
1414 <constant>V4L2_FIELD_BOTTOM</constant>. Any two successive fields pair
1415 to build a frame. If fields are successive, without any dropped fields
1416 between them (fields can drop individually), can be determined from
1417 the &v4l2-buffer; <structfield>sequence</structfield> field. Image
1418 sizes refer to the frame, not fields. This format cannot be selected
1419 when using the read/write I/O method.<!-- Where it's indistinguishable
1420 from V4L2_FIELD_SEQ_*. --></entry>
1421           </row>
1422           <row>
1423             <entry><constant>V4L2_FIELD_INTERLACED_TB</constant></entry>
1424             <entry>8</entry>
1425             <entry>Images contain both fields, interleaved line by
1426 line, top field first. The top field is transmitted first.</entry>
1427           </row>
1428           <row>
1429             <entry><constant>V4L2_FIELD_INTERLACED_BT</constant></entry>
1430             <entry>9</entry>
1431             <entry>Images contain both fields, interleaved line by
1432 line, top field first. The bottom field is transmitted first.</entry>
1433           </row>
1434         </tbody>
1435       </tgroup>
1436     </table>
1437
1438     <figure id="fieldseq-tb">
1439         <title>Field Order, Top Field First Transmitted</title>
1440         <mediaobject>
1441           <imageobject>
1442             <imagedata fileref="fieldseq_tb.pdf" format="PS" />
1443           </imageobject>
1444           <imageobject>
1445             <imagedata fileref="fieldseq_tb.gif" format="GIF" />
1446           </imageobject>
1447         </mediaobject>
1448     </figure>
1449
1450     <figure id="fieldseq-bt">
1451         <title>Field Order, Bottom Field First Transmitted</title>
1452         <mediaobject>
1453           <imageobject>
1454             <imagedata fileref="fieldseq_bt.pdf" format="PS" />
1455           </imageobject>
1456           <imageobject>
1457             <imagedata fileref="fieldseq_bt.gif" format="GIF" />
1458           </imageobject>
1459         </mediaobject>
1460     </figure>
1461   </section>