在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)領(lǐng)域，虛擬視頻設(shè)備技術(shù)正成為實現(xiàn)多媒體功能創(chuàng)新的關(guān)鍵技術(shù)支撐。v4l2loopback作為一款功能強大的Linux內(nèi)核模塊，可以為視頻流處理提供靈活的路由架構(gòu)，在遠程協(xié)作、實時流媒體傳輸及AI視覺處理等場景展現(xiàn)出顯著應(yīng)用價值。本文將以ELF 2開發(fā)板為載體，系統(tǒng)闡述v4l2loopback模塊的工程化部署全流程。

一、設(shè)置環(huán)境

首先需配置交叉編譯工具鏈路徑，確保系統(tǒng)能夠正確識別ARM64架構(gòu)的編譯工具。打開終端，執(zhí)行以下命令：

elf@ubuntu:~/work/ELF2-linux-source$ export PATH=/home/elf/aarch64-buildroot-linux-gnu_sdk-buildroot/bin:$PATH

二、配置內(nèi)核

elf@ubuntu:~/work/ELF2-linux-source$ ./build.sh elf2_desktop_defconfig

三、編譯內(nèi)核頭文件

內(nèi)核頭文件是編譯內(nèi)核模塊的關(guān)鍵依賴，包含了內(nèi)核 API 的定義。執(zhí)行以下命令編譯內(nèi)核頭文件：

elf@ubuntu:~/work/ELF2-linux-source$ ./build.sh kernel linux-headers

四、獲取并編譯v4l2loopback

4.1克隆v4l2loopback倉庫

通過Git工具從官方代碼倉庫獲取v4l2loopback的最新源代碼。在終端中執(zhí)行以下命令：

elf@ubuntu:~/work/ELF2-linux-source$ git clone https://github.com/umlaeute/v4l2loopback.git

4.2進入v4l2loopback目錄

克隆完成后，使用cd命令進入v4l2loopback源代碼目錄：

elf@ubuntu:~/work/ELF2-linux-source$ cd v4l2loopback/

4.3修改v4l2loopback.c文件

由于不同開發(fā)板的內(nèi)核架構(gòu)和配置存在差異，需對v4l2loopback的源代碼進行適當(dāng)修改以確保兼容性。使用文本編輯器打開v4l2loopback.c文件：

elf@ubuntu:~/work1/ELF2-linux-source/v4l2loopback$ vi v4l2loopback.c

做如下修改：

修改完成后，保存并退出編輯器。

4.4編譯v4l2loopback模塊

elf@ubuntu:~/work1/ELF2-linux-source/v4l2loopback$ make KERNEL_DIR=$(pwd)/../kernel ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-buildroot-linux-gnu-

參數(shù)說明：

KERNEL_DIR=$(pwd)/../kernel：指定內(nèi)核源代碼目錄，用于獲取編譯所需的內(nèi)核頭文件和編譯配置。

ARCH=arm64：指定目標(biāo)架構(gòu)為ARM64，與ELF 2開發(fā)板的硬件架構(gòu)匹配。

CROSS_COMPILE=aarch64-buildroot-linux-gnu-：指定交叉編譯工具前綴，確保生成的模塊適用于ARM64架構(gòu)的開發(fā)板。

編譯過程完成后，將在當(dāng)前目錄下生成名為v4l2loopback.ko的內(nèi)核模塊文件，這是后續(xù)需要部署到開發(fā)板上的核心文件。

五、測試驗證

5.1拷貝v4l2loopback.ko文件到開發(fā)板

將生成的v4l2loopback.ko文件通過U盤拷貝到開發(fā)板/root目錄下。

5.2加載模塊

在開發(fā)板上加載v4l2loopback模塊，創(chuàng)建2個設(shè)備并指定設(shè)備號

root@elf2-desktop:~# insmod v4l2loopback.ko devices=2 video_nr=21,22 card_label=VirtualCam1,VirtualCam2

參數(shù)說明：

devices=2：指定創(chuàng)建2個虛擬視頻設(shè)備。

video_nr=21,22：手動指定設(shè)備號為/dev/video21和/dev/video22，避免與系統(tǒng)已有的視頻設(shè)備號沖突。

card_label=VirtualCam1,VirtualCam2（可選）：為虛擬設(shè)備設(shè)置易識別的標(biāo)簽，方便后續(xù)使用中區(qū)分不同設(shè)備。

5.3列出已加載的模塊

執(zhí)行以下命令查看已加載的內(nèi)核模塊，確認 v4l2loopback 模塊是否成功加載：

root@elf2-desktop:~# lsmod

輸出包含v4l2loopback相關(guān)信息，則表明模塊加載成功。

5.4檢查生成的視頻設(shè)備

通過以下命令列出系統(tǒng)中的視頻設(shè)備文件，檢查是否成功創(chuàng)建了指定的虛擬視頻設(shè)備：

root@elf2-desktop:~# ls /dev/video*

可以看到/dev/video21和/dev/video22兩個設(shè)備文件。

5.5查看設(shè)備信息

使用v4l2-ctl工具查看虛擬視頻設(shè)備的詳細信息

root@elf2-desktop:~# v4l2-ctl --device=/dev/video21 --info

5.6視頻流傳輸

說明：

ELF 2開發(fā)板連接屏幕；

登錄兩個終端，一個使用串口登錄，一個使用網(wǎng)絡(luò)登錄；

5.6.1在終端1推送測試視頻流（FFmpeg）

FFmpeg會持續(xù)生成SMPTE測試條視頻流，并寫入/dev/video21。

root@elf2-desktop:~# ffmpeg -f lavfi -i smptebars=size=1024x600 -pix_fmt yuv420p -f v4l2 /dev/video21

終端1輸出：

5.6.2在終端2查看視頻流（GStreamer）

root@elf2-desktop:~# gst-launch-1.0 v4l2src device=/dev/video21 ! autovideosink

屏幕彈出一個窗口顯示SMPTE測試條：

通過以上步驟，我們完成了在ELF 2開發(fā)板上部署v4l2loopback的全過程。從事嵌入式開發(fā)的工程師與高校師生可基于此構(gòu)建各種視頻應(yīng)用場景，如視頻會議系統(tǒng)、智能監(jiān)控系統(tǒng)等。如果在實踐中遇到問題，歡迎隨時交流探討！