Android Camera 系统 imx代码

本文主要是介绍Android Camera 系统 imx代码，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

1. Overview

1.1 物理架构

1.2 Android架构

2. CameraService

3. HAL

4. Overlay

5. Video for Linux

1. Overview

本文以Freescale IMX为例剖析camera摄像头的系统架构。

1.1 物理架构

硬件方面，camera系统分为主控制器和摄像头设备，功能上主要有preview预览，takePicture拍照和recording录像。

1) IPU - Image Process Unit 图像处理单元，用于控制摄像机和显示屏。

2）图像采集 - 由camera采集的图像数据信息通过IPU的CSI接口控制。

3）DMA映射到内存 - IPU将采集到得数据通过DMA映射到一段内存。

4）队列机制 - 为了更高效地传送数据，将内存中的数据取出加入一队列，并传送到另一队列。

5）视频输出 - 将视频数据从队列中取出，通过IPU控制这段独立显存，最终将视频显示出来。

1.2 Android架构

Android的camera系统架构自上而下分别为应用层-框架层-硬件抽象层-linux驱动层。

1) APP - Framework

应用层与java框架层的间主要由Binder机制进行通信。

系统初始化时会开启一个CameraService的守护进程，为上层应用提供camera对的功能接口。

2) Framework - HAL

框架层与硬件抽象层间通过回调函数传递数据。

3) Overlay

Overlay层由ServiceFlinger和OverlayHal组成，实现视频输出功能，只有camera框架层或者视频框架层能调用它，上层无法直接调用。

4) HAL - driver

抽象层位于用户空间，通过系统调用如open(),read(),ioctl()等与内核空间进行数据传递。

2 CameraService

Camera的主要功能有取景Preview，拍照takePicture和摄影Recording，下文以取景为例，剖析camera系统架构。

要实现取景Preview功能，主要须调用CameraService::Client::startPreview()和CameraService::Client::setOverlay()，前者通过mHardware->startPreview();调用cameraHal硬件抽象层以实现取景的整个流程，后者通过mSurface->createOverlay();调用surfaceFlinger层创建overlay_object对象。

3 HAL

startPreview主要完成三项任务，配置图象，配置内存，开启两个存取buf队列的线程。

1) cameraPreviewConfig()配置预览图象参数

CameraOpen() - 通过打开设备节点/dev/video0得以由系统接口与设备驱动交互。

S_FMT - ioctl()的指令，设置图象像素格式，将数据由硬件抽象层传递至Linux驱动，这里也就是v4l2。

G_FMT - 得到图象像素格式，将数据由底层驱动v4l2返回至硬件抽象层。

S_PARM - 设置模式的指令，这个指令传到底层后，将会实现对camera硬件的控制。

2) cameraPreviewStart()开启预览，实际上配置了内存

REQBUFS - 申请内存，通过dma_alloc_coherent()为camera申请一端连续的dma内存。

QUERYBUF - 询问内存，将申请到内存的物理地址，虚拟地址等数据从内核空间传递到用户空间。

QBUF - 加入队列，将通过询问得到的buf加入一个队列。

3) PreviewShowFrameThread()和PreviewShowFrameThread()

PreviewCaptureFrameThread()捕捉一帧数据的线程，通过DQBUF，从队列中取出一个buf数据，这里，一个buf即一帧数据即一张图片。注意，如果camera没有采集到图片，这个线程会在DQBUF阻塞。

PreviewShowFrameThread()显示一帧数据的线程。

mDataCb() - 回调函数，将采集到的图象数据传回CameraService，再由CameraService传递给上层应用。

mOverlay->dequeueBuffer() - 调用Overlay层，从Overlay层得到一个空闲的overlaybuffer，将图象数据拷贝到这个buffer里。至于这个buffer后续的工作，即视频输出，则交给了Overlay去完成。

QUERYBUF & QBUF - 由于已经从队列里取出了一个buf，需要再询问并加入另一个buf到队列里。

4) Overlay

CameraService::Client::startPreview()完成mHardware->startPreview();后便去执行CameraService::Client::setOverlay()，如果没有任何overlay，则创建一个新的，通过mHardware->setOverlay(new Overlay(mOverlayRef))调用到SurfaceFlinger层，再由overlay_dev->createOverlay();调用到overlay的硬件抽象层，抽象层创建并初始化overlay对象，与cameraHal类似，通过ioctl()指令与底层v4l2通信，配置视频参数和内存空间。随后开启一个overlay线程，用于存取队列中的视频数据。

注意，SurfaceFlinger里也会开启一个处理overlay的surfaceFlinger线程，用于等待用户事件，作相应的overlay控制。