android camera系统介绍(kernel部分)

一、前言

这段时间继续做freescale iMX6Q平台上做项目，项目中用到了一个电视信号输入设备，这玩意就是一个外部电视信号过来我们得通过APP显示出图像和声音来，听上去跟android智能电视一样，猜对了！这就是一个工业用的的视频设备。在开始做之前，我就知道android本身是不支持电视卡这种东西的，但是仔细考虑一下，电视输出分为声音了图像两部分，声音比较简单，就是I2S的输入，然后播放出去。图像部分是难点，但考虑到这玩意跟camera的预览是类似的，可能在现有的camera基础上进行一些小小的修改就可以实现。有了这么一个大概的思路。等硬件来了以后我们开始开始动手，先从难点 图像部分入手， 这篇文章就介绍camera系统kernel部分的代码流程。

二、android camera系统介绍

camera系统做为一个标准的android系统跑不开android的一些基本的结构，如下图是android camera的层次结构

这个结构没有特别的不做过多的描述，这篇文章重点来看硬件和驱动部分。

三、硬件

硬件方面，对于CPU来讲，电视卡就是一个16bit paralle接口的视频输入设备，接口图如下

接口一共20跟线：

PCLK：像素时钟 是像素点同步的时钟信号，也就是每个PCLK对应一个像素点

HSYNC：列同步 在HSYNC有效时段内，sensor所有信号输出属同一行

VSYNC：行同步 在HSYNC有效时段内，sensor所有信号输出属同一帧

DATA_EN:数据使能
data0~data15：16位数据线

再具体的说明大家可以自行百度，这是不做说明。另外电视卡输出信号是UYVY格式的，对于这个格式说明这里贴一个百度百科地址，大家自行研究

http://baike.baidu.com/view/189685.htm

四、驱动

对于kernel来讲camera走的是V4L2的 capture interfac设备，所以我们主要工作就是完成V4L2设备框架,对于每个v4l2 的capture设备都分为两部分，一是master：是视频采集接口的驱动，也就是cpu parallel接口的驱动，一个是slave，是视频设备也就是camera的驱动。这两部分都要由我们来编写或修改来完成。

1.slave设备

  我们设备跟CPU接口芯片是GS2971，我们就要写这个片子的驱动，根据GS2971手册来看，它一共支持11种视频格式，v4l2需要我们提供每种视频格式的Timing数据，这个是根据CEA861标准来确定的，可以百度到相关文档，这里拿出一个格式做为说明，

下面这个图是1280x720P50Hz   CEA861标准时序图

对于一帧电视图像来说，并不是只有图像本身，在传输过程中是有边界的，就如上图所示其实这帧图像总大小是1980x750，其中1280x720是真正的图像，HSYNC是行同步信号，我们CPU是上升沿触发的，因此从上图可知图像左边界是220+40个像素点，右边界是440个像素点，VSYNC是帧同步和信号，也是上升沿触发，所以上边界是25行，下边界是5行，因此，这组数据是

{
	 .v4l2_id = V4L2_STD_ALL,
	 .name = "1280x720P50", 	//1280x720P50 
	 .raw_width = 1980,	
	 .raw_height = 750,
	 .act_width = 1280,	
	 .act_height = 720,
	 .win_top = 20+5,
	 .win_left = 220+40,
	 .hs_inv = 0,
	 .vs_inv = 0,
	 .is_interlace = 0,
	},

数据是根据cpu所需要的写的，右边界和下边界没用所以没有写，其它几种格式，可以按照这个方式写就不多说了。

其它与GS2971片子相关的驱动代码就不多说了，下面看好v4l2设备的注册，主要是给设备提供一个初始状态并且提供v4l2所需的 ioctl，其实也很简单

static struct v4l2_int_slave gs2971_slave = {
	.ioctls = gs2971_ioctl_desc,
	.num_ioctls = ARRAY_SIZE(gs2971_ioctl_desc),
};

static struct v4l2_int_device gs2971_int_device = {
	.module = THIS_MODULE,
	.name = "gs2971",
	.type = v4l2_int_type_slave,
	.u = {
		.slave = &gs2971_slave,
	},
};

<span style="white-space:pre">	</span>memset(&gs2971_data, 0, sizeof(gs2971_data));
	gs2971_data.sen.platform_data =  gs2971_tvin_plat;
	gs2971_data.sen.mclk = gs2971_tvin_plat->mclk;
	gs2971_data.sen.mclk_source = gs2971_tvin_plat->mclk_source;
	gs2971_data.sen.csi = gs2971_tvin_plat->csi;
	if(gs2971_tvin_plat->sdi_connect){
		gs2971_data.irq = gpio_to_irq(gs2971_tvin_plat->sdi_connect);
		gs2971_data.sdi_connect = gs2971_tvin_plat->sdi_connect;
	}
	
	gs2971_data.sen.plat_device = pdev;
	gs2971_data.sen.streamcap.capability = V4L2_MODE_HIGHQUALITY |
					   V4L2_CAP_TIMEPERFRAME;
	gs2971_data.sen.streamcap.capturemode = 0;
	gs2971_data.sen.streamcap.timeperframe.denominator = DEFAULT_FPS;<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">//没秒帧数</span>

	gs2971_data.sen.streamcap.timeperframe.numerator = 1;
	
	gs2971_data.std_id = V4L2_STD_ALL;

	gs2971_data.sen.pix.width = gs2971_video_fmts[current_video_idx].act_width;	//
	gs2971_data.sen.pix.height = gs2971_video_fmts[current_video_idx].act_height;
	gs2971_data.sen.pix.pixelformat = DEFAULT_PIX_FORMAT;  /* YUV422 */
	gs2971_data.sen.pix.priv = 1;  /* 1 is used to indicate TV in */
	gs2971_data.sen.on = true;
	
	gpio_sensor_active();
	
	pr_debug("   type is %d (expect %d)\n",
		 gs2971_int_device.type, v4l2_int_type_slave);
	pr_debug("   num ioctls is %d\n",
		 gs2971_int_device.u.slave->num_ioctls);

	/* This function attaches this structure to the /dev/video0 device.
	 * The pointer in priv points to the mt9v111_data structure here.*/
	gs2971_int_device.priv = &gs2971_data;
	ret = v4l2_int_device_register(&gs2971_int_device);<span style="white-space:pre">	</span>//<span style="white-space:pre">	</span>注册设备

对于ioctl这里先不说，因为这个要根据master驱动来确定，下面来看master驱动。

2.maser设备

对于master freescale已经有了相关驱动，我们需要一些修改就可以了。驱动代码是

android\kernel_imx\drivers\media\video\mxc\capture\mxc_v4l2_capture.c

我们看probe函数中的设备注册

	/* Set up the v4l2 device and register it*/
	cam->self->priv = cam;
	v4l2_int_device_register(cam->self);

	/* register v4l video device */
	if (video_register_device(cam->video_dev, VFL_TYPE_GRABBER, video_nr)
	    == -1) {
		k