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2020年(2)

2019年(1)

我的朋友

分类: Android平台

2020-01-06 11:59:01

原文地址:MTK 平台Camera 驱动架构 作者:Ghazar

 android  将系统大致分为应用层、库文件和硬 件抽象层、Linux  内核三层。在底层的内核空间,Camera 的driver 将其驱动起来以后,将硬 件驱动的接**给硬件抽象层,android 上层的Camera 应用程序在android 实时系统中的虚 拟机中,加载android 留给Camera 公用的一些库文件,调用硬件抽象层的接口来控制Camera 硬件来实现功能。当然,如果是Raw 模式的Camera ,还需要在硬件抽象层调用一些参数来 控制Camera 的效果。  
    一般在 Linux 设备驱动模型中,我们只需要关心总线、设备、驱动这三个实体。总线会充当红娘对加载于其上的设备与驱动进行配对,对于 Camera 模块也不例外,下面从总线、设备、驱动的角度来分析 Camera 模块驱动的注册、匹配与加载过程。
a)驱动的注册:

在( \custom\common\kernel\imgsensor\src\Kd_sensorlist.c) CAMERA_HW_i2C_init 这个函数里通过Platform_driver_register(&g_stCAMERA_HW_Driver)把 Camera 模块驱动注册到 Platform 总线上。而 g_stCAMERA_HW_Driver 是对结构体 Platform_driver 这个结构体的填充。

(Kernel\include\linux\Platform_device.h)

Platform_driver 这个结构体包含 Probe()、 Remove()等函数来完成驱动的填充。
b)设备的注册:
对 platform_device 的定义通常在 BSP 的板级文件( kernel\arch\sh\boards\mach-ap325rxa\Setup.c)中实现,在板级文件中,将 platform_device归纳为一个数组,最终通过 platform_add_device()函数统一注册: 



c)总线的匹配:
既 然 是 驱 动 Platform_device 那 对 应 的 设 备 必 然 是 挂 载 Platform 总 线 上 的Platform_device, Platform 总线是 Linux 系统提供的一种机制,不同于 I2C、 I2S 等总线,它是一种虚拟的总线。Linux 系统为 Platform 总线定义了一个 bus_type 的实例 Platform_bus_type:( Kernel\drivers\base\platform.c)
Platform 总线通过 platform_match 这个成员函数来确定 platform_device 与 platform_driver 如
何进行匹配:



Camera驱动工作流程:
从上图可以清晰的了解到 Camera 的一个工作流程主要分为这么七步:
1. 打开 Camera Power LDO,让 Camera 有能量保证。
2. 打开 IIC,设置 PDN 引脚,使 Camera 退出出 Standby 模式,按照要求让 Reset 脚做一个复位动作。
3. 读一下 sensor 的版本 ID,这样可以让你确认是否连接上你想要的 sensor。
4. 对 Sensor 进行初始化下载最基本的参数让 Sensor 工作起来,可能包括软复位。
5. 下载 preview 的参数,为预览动作准备。
6. 下载 Capture 的参数,为拍照动作准备。
7. 设置 PDN 引脚,使 Sensor 进入 Standby 模式,或者关掉 LDO 等动作,退出 Camera。
我们都知道, Linux 内核是通过模块的机制来加载设备驱动的,那么接下来我们就从设备模块加载的角度来看下 Camera 工作流程的驱动代码是如何工作的。在-alps\mediatek\custom\common\kernel\imgsensor\src\kd_sensorlist.c 中可以看到:
module_init(CAMERA_HW_i2C_init);
module_exit(CAMERA_HW_i2C_exit);
在这里 Linux 内核加载和卸载 Camera 模块
static struct platform_driver g_stCAMERA_HW_Driver = {
.probe = CAMERA_HW_probe,
.remove = CAMERA_HW_remove,
.suspend = CAMERA_HW_suspend,
.resume = CAMERA_HW_resume,
.driver = {
.name = "image_sensor",
.owner = THIS_MODULE,
}
};
Camera 模块初始化开始向总线注册驱动,在 Platform_driver 的成员函数.probe()中, 通过 i2c_add_driver(&CAMERA_HW_i2c_driver)向 I2C 申请,而 CAMERA_HW_i2c_driver 这个结构体里填充的是将 Camera 作为一个字符设备在 I2C 上进行注册:
struct i2c_driver CAMERA_HW_i2c_driver = {
    .probe = CAMERA_HW_i2c_probe,
    .remove = CAMERA_HW_i2c_remove,
    .driver.name = CAMERA_HW_DRVNAME1,
    .id_table = CAMERA_HW_i2c_id,
};

/*******************************************************************************
 * i2c relative start
********************************************************************************/
/*******************************************************************************
* CAMERA_HW_i2c_probe
********************************************************************************/
static int CAMERA_HW_i2c_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id)
{
    int i4RetValue = 0;
    PK_DBG("[CAMERA_HW] Attach I2C \n");


    //get sensor i2c client
    spin_lock(&kdsensor_drv_lock);
    g_pstI2Cclient = client;
    //set I2C clock rate
    g_pstI2Cclient->timing = 300;//200k
    spin_unlock(&kdsensor_drv_lock);


    //Register char driver
    i4RetValue = RegisterCAMERA_HWCharDrv();


    if(i4RetValue){
        PK_ERR("[CAMERA_HW] register char device failed!\n");
        return i4RetValue;
    }


    //spin_lock_init(&g_CamHWLock);


    PK_DBG("[CAMERA_HW] Attached!! \n");
    return 0;
}

在 RegisterCAMERA_HWCharDrv() 中
cdev_init(g_pCAMERA_HW_CharDrv, &g_stCAMERA_HW_fops);对设备进行初始化,并将g_stCAMERA_HW_fops 这个文件操作函数作为上层对 Camera 设备操作的接口留给上层进行调用:
static const struct file_operations g_stCAMERA_HW_fops =
{
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = CAMERA_HW_Open,
    .release = CAMERA_HW_Release,
    .unlocked_ioctl = CAMERA_HW_Ioctl


};
其中成员函数 open()只是初始化一个原子变量留给系统调用。 ioctl()才是整个 Camera驱动的入口:CAMERA_HW_Ioctl()是上层文件操作系统操作底层硬件的方法,它先对 Camera 需要的Buffer 做一个初始化,然后建立对 Cameraopen、 getinfo 等操作的接口:

/*******************************************************************************
* CAMERA_HW_Ioctl
********************************************************************************/


static long CAMERA_HW_Ioctl(
    struct file * a_pstFile,
    unsigned int a_u4Command,
    unsigned long a_u4Param
)
{
    int i4RetValue = 0;
    void * pBuff = NULL;
    u32 *pIdx = NULL;


    mutex_lock(&kdCam_Mutex);


    if(_IOC_NONE == _IOC_DIR(a_u4Command)) {
    }
    else {
        pBuff = kmalloc(_IOC_SIZE(a_u4Command),GFP_KERNEL);


        if(NULL == pBuff) {
            PK_DBG("[CAMERA SENSOR] ioctl allocate mem failed\n");
            i4RetValue = -ENOMEM;
            goto CAMERA_HW_Ioctl_EXIT;
        }


        if(_IOC_WRITE & _IOC_DIR(a_u4Command)){
            if(copy_from_user(pBuff , (void *) a_u4Param, _IOC_SIZE(a_u4Command))) {
                kfree(pBuff);
                PK_DBG("[CAMERA SENSOR] ioctl copy from user failed\n");
                i4RetValue =  -EFAULT;
                goto CAMERA_HW_Ioctl_EXIT;
            }
        }
    }


    pIdx = (u32*)pBuff;
    switch(a_u4Command) {
#if 0
        case KDIMGSENSORIOC_X_POWER_ON:
            i4RetValue = kdModulePowerOn((CAMERA_DUAL_CAMERA_SENSOR_ENUM) *pIdx, true, CAMERA_HW_DRVNAME);
            break;
        case KDIMGSENSORIOC_X_POWER_OFF:
            i4RetValue = kdModulePowerOn((CAMERA_DUAL_CAMERA_SENSOR_ENUM) *pIdx, false, CAMERA_HW_DRVNAME);
            break;
#endif
        case KDIMGSENSORIOC_X_SET_DRIVER:
            i4RetValue = kdSetDriver((unsigned int*)pBuff);
            break;
        case KDIMGSENSORIOC_T_OPEN:
            i4RetValue = adopt_CAMERA_HW_Open();
            break;
        case KDIMGSENSORIOC_X_GETINFO:
            i4RetValue = adopt_CAMERA_HW_GetInfo(pBuff);
            break;
        case KDIMGSENSORIOC_X_GETRESOLUTION:
            i4RetValue = adopt_CAMERA_HW_GetResolution(pBuff);
            break;
        case KDIMGSENSORIOC_X_FEATURECONCTROL:
            i4RetValue = adopt_CAMERA_HW_FeatureControl(pBuff);
            break;
        case KDIMGSENSORIOC_X_CONTROL:
            i4RetValue = adopt_CAMERA_HW_Control(pBuff);
            break;
        case KDIMGSENSORIOC_T_CLOSE:
            i4RetValue = adopt_CAMERA_HW_Close();
            break;
        case KDIMGSENSORIOC_T_CHECK_IS_ALIVE:
            i4RetValue = adopt_CAMERA_HW_CheckIsAlive();
            break;
        case KDIMGSENSORIOC_X_GET_SOCKET_POS:
            i4RetValue = kdGetSocketPostion((unsigned int*)pBuff);
            break;
        case KDIMGSENSORIOC_X_SET_I2CBUS:
            //i4RetValue = kdSetI2CBusNum(*pIdx);
            break;
        case KDIMGSENSORIOC_X_RELEASE_I2C_TRIGGER_LOCK:
            //i4RetValue = kdReleaseI2CTriggerLock();
            break;
    default :
    PK_DBG("No such command \n");
    i4RetValue = -EPERM;
    break;


    }


    if(_IOC_READ & _IOC_DIR(a_u4Command)) {
        if(copy_to_user((void __user *) a_u4Param , pBuff , _IOC_SIZE(a_u4Command))) {
            kfree(pBuff);
            PK_DBG("[CAMERA SENSOR] ioctl copy to user failed\n");
            i4RetValue =  -EFAULT;
            goto CAMERA_HW_Ioctl_EXIT;
        }
    }


    kfree(pBuff);
CAMERA_HW_Ioctl_EXIT:
    mutex_unlock(&kdCam_Mutex);
    return i4RetValue;
}
通过判断 Sensor 状态的逻辑值来进行具体的操作, 对于这个值的定义在:
Mediatek\custom\common\kernel\imgsensor\inc\Kd_imgsensor.h 中

//sensorOpen
//This command will TBD
#define KDIMGSENSORIOC_T_OPEN            _IO(IMGSENSORMAGIC,0)
//sensorGetInfo
//This command will TBD
#define KDIMGSENSORIOC_X_GETINFO            _IOWR(IMGSENSORMAGIC,5,ACDK_SENSOR_GETINFO_STRUCT)
//sensorGetResolution
//This command will TBD
#define KDIMGSENSORIOC_X_GETRESOLUTION      _IOWR(IMGSENSORMAGIC,10,ACDK_SENSOR_RESOLUTION_INFO_STRUCT)
//sensorFeatureControl
//This command will TBD
#define KDIMGSENSORIOC_X_FEATURECONCTROL    _IOWR(IMGSENSORMAGIC,15,ACDK_SENSOR_FEATURECONTROL_STRUCT)
//sensorControl
//This command will TBD
#define KDIMGSENSORIOC_X_CONTROL            _IOWR(IMGSENSORMAGIC,20,ACDK_SENSOR_CONTROL_STRUCT)
//sensorClose
//This command will TBD
#define KDIMGSENSORIOC_T_CLOSE            _IO(IMGSENSORMAGIC,25)
//sensorSearch 
#define KDIMGSENSORIOC_T_CHECK_IS_ALIVE     _IO(IMGSENSORMAGIC, 30) 
//set sensor driver
#define KDIMGSENSORIOC_X_SET_DRIVER         _IOWR(IMGSENSORMAGIC,35,SENSOR_DRIVER_INDEX_STRUCT)
//get socket postion
#define KDIMGSENSORIOC_X_GET_SOCKET_POS     _IOWR(IMGSENSORMAGIC,40,u32)
//set I2C bus 
#define KDIMGSENSORIOC_X_SET_I2CBUS     _IOWR(IMGSENSORMAGIC,45,u32)
//set I2C bus 
#define KDIMGSENSORIOC_X_RELEASE_I2C_TRIGGER_LOCK     _IO(IMGSENSORMAGIC,50)
//Set Shutter Gain Wait Done
#define KDIMGSENSORIOC_X_SET_SHUTTER_GAIN_WAIT_DONE   _IOWR(IMGSENSORMAGIC,55,u32)//HDR
//set mclk
#define KDIMGSENSORIOC_X_SET_MCLK_PLL         _IOWR(IMGSENSORMAGIC,60,ACDK_SENSOR_MCLK_STRUCT)
在 KdSetDriver()中通过判断 name 和 ID 匹配具体型号的 sensor 的驱动,判断它是主摄还
是次摄,并对它进行初始化:
/*******************************************************************************
* kdSetDriver
********************************************************************************/
int kdSetDriver(unsigned int* pDrvIndex)
{
    ACDK_KD_SENSOR_INIT_FUNCTION_STRUCT *pSensorList = NULL;
    u32 drvIdx[KDIMGSENSOR_MAX_INVOKE_DRIVERS] = {0,0};
    u32 i;


    PK_XLOG_INFO("pDrvIndex:0x%08x/0x%08x \n",pDrvIndex[KDIMGSENSOR_INVOKE_DRIVER_0],pDrvIndex[KDIMGSENSOR_INVOKE_DRIVER_1]);
    //set driver for MAIN or SUB sensor


    if (0 != kdGetSensorInitFuncList(&pSensorList))
    {
        PK_ERR("ERROR:kdGetSensorInitFuncList()\n");
        return -EIO;
    }


    for ( i = KDIMGSENSOR_INVOKE_DRIVER_0; i < KDIMGSENSOR_MAX_INVOKE_DRIVERS ; i++ ) {
        //
        spin_lock(&kdsensor_drv_lock);
        g_bEnableDriver[i] = FALSE;
        g_invokeSocketIdx[i] = (CAMERA_DUAL_CAMERA_SENSOR_ENUM)((pDrvIndex[i] & KDIMGSENSOR_DUAL_MASK_MSB)>>KDIMGSENSOR_DUAL_SHIFT);
spin_unlock(&kdsensor_drv_lock);
        drvIdx[i] = (pDrvIndex[i] & KDIMGSENSOR_DUAL_MASK_LSB);
        //
        if ( DUAL_CAMERA_NONE_SENSOR == g_invokeSocketIdx[i] ) { continue; }


/*if( DUAL_CAMERA_MAIN_2_SENSOR == g_invokeSocketIdx[i] ) {
spin_lock(&kdsensor_drv_lock);
gI2CBusNum = SUPPORT_I2C_BUS_NUM2;
spin_unlock(&kdsensor_drv_lock);
PK_XLOG_INFO("kdSetDriver: switch I2C BUS2\n");
}
else {
spin_lock(&kdsensor_drv_lock);
gI2CBusNum = SUPPORT_I2C_BUS_NUM1;
spin_unlock(&kdsensor_drv_lock);
PK_XLOG_INFO("kdSetDriver: switch I2C BUS1\n");
}*/


//ToDo: remove print information
PK_XLOG_INFO("[kdSetDriver] i,g_invokeSocketIdx[%d] = %d :\n",i,i,drvIdx[i]);
PK_XLOG_INFO("[kdSetDriver] i,drvIdx[%d] = %d :\n",i,i,drvIdx[i]);
        //
        if ( MAX_NUM_OF_SUPPORT_SENSOR > drvIdx[i] ) {
            if (NULL == pSensorList[drvIdx[i]].SensorInit) {
           PK_ERR("ERROR:kdSetDriver()\n");
           return -EIO;
       }


            pSensorList[drvIdx[i]].SensorInit(&g_pInvokeSensorFunc[i]);
            if (NULL == g_pInvokeSensorFunc[i]) {
                PK_ERR("ERROR:NULL g_pSensorFunc[%d]\n",i);
            return -EIO;
       }
            //
            spin_lock(&kdsensor_drv_lock);
            g_bEnableDriver[i] = TRUE;
            g_CurrentInvokeCam = g_invokeSocketIdx[i];
spin_unlock(&kdsensor_drv_lock);
       //get sensor name
            memcpy((char*)g_invokeSensorNameStr[i],(char*)pSensorList[drvIdx[i]].drvname,sizeof(pSensorList[drvIdx[i]].drvname));
        //return sensor ID
            //pDrvIndex[0] = (unsigned int)pSensorList[drvIdx].SensorId;
            PK_XLOG_INFO("[kdSetDriver] :[%d][%d][%d][%s][%d]\n",i,g_bEnableDriver[i],g_invokeSocketIdx[i],g_invokeSensorNameStr[i],sizeof(pSensorList[drvIdx[i]].drvname));
        }
    }
    return 0;
}

typedef struct
{
MUINT32 SensorId;
MUINT8  drvname[32];
    MUINT32 (* SensorInit)(PSENSOR_FUNCTION_STRUCT *pfFunc);
} ACDK_KD_SENSOR_INIT_FUNCTION_STRUCT, *PACDK_KD_SENSOR_INIT_FUNCTION_STRUCT;
通过 NAME 和 ID 匹配完成后会将 PSENSOR_FUNCTION_STRUCT *pfFunc 这个结构体匹配到具体型号的驱动代码中:

SENSOR_FUNCTION_STRUCT SensorFuncGC0329YUV=
{
GC0329Open,
GC0329GetInfo,
GC0329GetResolution,
GC0329FeatureControl,
GC0329Control,
GC0329Close
};
到这里,整个 Camera 驱动从总线注册到完成具体 sensor 的初始化的流程就完成了,CAMERA_HW_Ioctl()中其他的 ioctl 操作函数最后都会在$sensor$_sensor.c 中实现。
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