OpenHarmony鸿蒙开发 (5.0 ) Camera外设驱动模型

最新推荐文章于 2025-03-09 19:12:29 发布

冲浪王子_浪浪

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分类专栏： OpenHarmony 鸿蒙开发 HarmonyOS 文章标签： harmonyos 华为驱动开发移动开发鸿蒙鸿蒙系统 OpenHarmony

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功能简介

OpenHarmony相机驱动框架模型对上实现相机HDI（Hardware Device Interface）接口，对下实现相机Pipeline模型，管理相机各个硬件设备。该驱动框架模型内部分为三层，依次为HDI实现层、框架层和设备适配层。各层基本概念如下：

HDI实现层：实现OHOS（OpenHarmony Operation System）相机标准南向接口。
框架层：对接HDI实现层的控制、流的转发，实现数据通路的搭建，管理相机各个硬件设备等功能。
设备适配层：屏蔽底层芯片和OS（Operation System）差异，支持多平台适配。

运作机制

Camera模块主要包含服务、设备的初始化，数据通路的搭建，流的配置、创建、下发、捕获等，具体运作机制参考以下图文解析：

图 1 基于HDF驱动框架的Camera驱动模型

系统启动时创建camera_host进程。进程创建后，首先枚举底层设备，创建（也可以通过配置表创建）管理设备树的DeviceManager类及其内部各个底层设备的对象，创建对应的CameraHost类实例并且将其注册到UHDF（用户态HDF驱动框架）服务中，方便相机服务层通过UHDF服务获取底层CameraDeviceHost的服务，从而操作硬件设备。
Service通过CameraDeviceHost服务获取CameraHost实例，CameraHost可以获取底层的Camera能力，开启闪光灯、调用Open接口打开Camera创建连接、创建DeviceManager（负责底层硬件模块上电）、创建CameraDevice（向上提供设备控制接口）。创建CameraDevice时会实例化PipelineCore的各个子模块，其中StreamPipelineCore负责创建Pipeline，MetaQueueManager负责上报metaData。
Service通过CameraDevice模块配置流、创建Stream类。StreamPipelineStrategy模块通过上层下发的模式和查询配置表创建对应流的Node连接方式，StreamPipelineBuilder模块创建Node实例并且连接返回该Pipeline给StreamPipelineDispatcher。StreamPipelineDispatcher提供统一的Pipeline调用管理。
Service通过Stream控制整个流的操作，AttachBufferQueue接口将从显示模块申请的BufferQueue下发到底层，由CameraDeviceDriverModel自行管理buffer，当Capture接口下发命令后，底层开始向上传递buffer。Pipeline的IspNode依次从BufferQueue获取指定数量buffer，然后下发到底层ISP（Image Signal Processor，图像信号处理器）硬件，ISP填充完之后将buffer传递给CameraDeviceDriverModel，CameraDeviceDriverModel通过循环线程将buffer填充到已经创建好的Pipeline中，各个Node处理后通过回调传递给上层，同时buffer返回BufferQueue等待下一次下发。
Service通过Capture接口下发拍照命令。ChangeToOfflineStream接口查询拍照buffer位置，如果ISP已经出图，并且图像数据已经送到IPP node，可以将普通拍照流转换为离线流，否则直接走关闭流程。ChangeToOfflineStream接口通过传递StreamInfo使离线流获取到普通流的流信息，并且通过配置表确认离线流的具体Node连接方式，创建离线流的Node连接（如果已创建则通过CloseCamera释放非离线流所需的Node），等待buffer从底层Pipeline回传到上层再释放持有的Pipeline相关资源。
Service通过CameraDevice的UpdateSettings接口向下发送CaptureSetting参数，CameraDeviceDriverModel通过StreamPipelineDispatcher模块向各个Node转发，StartStreamingCapture和Capture接口携带的CaptureSetting通过StreamPipelineDispatcher模块向该流所属的Node转发。
Service通过EnableResult和DisableResult接口控制底层metaData的上报。如果需要底层metaData上报，pipeline会创建CameraDeviceDriverModel内部的一个Bufferqueue用来收集和传递metaData，根据StreamPipelineStrategy模块查询配置表并通过StreamPipelineBuilder创建和连接Node，MetaQueueManager下发buffer至底层，底层相关Node填充数据，MetaQueueManager模块再调用上层回调传递给上层。
Service调用CameraDevice的Close接口，CameraDevice调用对应的DeviceManager模块对各个硬件下电；如果此时在Ipp的SubPipeline中存在OfflineStream，则需要保留OfflineStream，直到执行完毕。
动态帧率控制。在StreamOperator中起一个CollectBuffer线程，CollectBuffer线程从每一路stream的BufferQueue中获取buffer，如果某一路流的帧率需要控制（为sensor出帧帧率的1/n），可以根据需求控制每一帧的buffer打包，并决定是否collect此路流的buffer（比如sensor出帧帧率为120fps，预览流的帧率为30fps，CollectBuffer线程collect预览流的buffer时，每隔4fps collect一次）。

开发指导

场景介绍

Camera模块主要针对相机预览、拍照、视频流等场景，对这些场景下的相机操作进行封装，使开发者更易操作相机硬件，提高开发效率。

接口说明

注：以下接口列举的为IDL接口描述生成的对应C++语言函数接口，接口声明见idl文件/drivers/interface/camera/v1_1/，获取路径为：drivers_interface: 暂无描述 - Gitee.com。在HDI使用中下发的配置参数不能超出GetCameraAbility上报的能力范围。即使通过UpdateSettings、CommitStreams、Capture等接口可以下发超出该范围的配置参数，且接口调用不会返回失败，但设置后的行为是不确定的。

icamera_device.h

功能描述	接口名称
获取流控制器	int32_t GetStreamOperator_V1_1( const sptr<OHOS::HDI::Camera::V1_0::IStreamOperatorCallback>& callbackObj, sptr<OHOS::HDI::Camera::V1_1::IStreamOperator>& streamOperator )

icamera_host.h

功能描述	接口名称
打开Camera设备	int32_t OpenCamera_V1_1( const std::string& cameraId, const sptr<OHOS::HDI::Camera::V1_0::ICameraDeviceCallback>& callbackObj, sptr<OHOS::HDI::Camera::V1_1::ICameraDevice>& device )
预启动摄像头设备	int32_t PreLaunch(const PrelaunchConfig& config)

istream_operator.h

功能描述	接口名称
查询是否支持添加参数对应的流	int32_t IsStreamsSupported_V1_1( OperationMode mode, const std::vector<uint8_t>& modeSetting, const std::vector<StreamInfo_V1_1>& infos, StreamSupportType& type )
创建流	int32_t CreateStreams_V1_1(const std::vector<StreamInfo_V1_1>& streamInfos)

开发步骤

Camera驱动的开发过程主要包含以下步骤：

注册CameraHost

定义Camera的HdfDriverEntry结构体，该结构体中定义了CameraHost初始化的方法（代码目录drivers/peripheral/camera/interfaces/hdi_ipc/camera_host_driver.cpp）。

struct HdfDriverEntry g_cameraHostDriverEntry = {
   .moduleVersion = 1,
   .moduleName = "camera_service",
   .Bind = HdfCameraHostDriverBind,
   .Init = HdfCameraHostDriverInit,
   .Release = HdfCameraHostDriverRelease,
};
HDF_INIT(g_cameraHostDriverEntry); // 将Camera的HdfDriverEntry结构体注册到HDF上
c++

初始化Host服务

步骤1中提到的HdfCameraHostDriverBind接口提供了CameraServiceDispatch和CameraHostStubInstance的注册。CameraServiceDispatch接口是远端调用CameraHost的方法，如OpenCamera()，SetFlashlight()等，CameraHostStubInstance接口是Camera设备的初始化，在开机时被调用。

static int HdfCameraHostDriverBind(struct HdfDeviceObject *deviceObject)
{
    HDF_LOGI("HdfCameraHostDriverBind enter");
 
    auto *hdfCameraHostHost = new (std::nothrow) HdfCameraHostHost;
    if (hdfCameraHostHost == nullptr) {
        HDF_LOGE("%{public}s: failed to create HdfCameraHostHost object", __func__);
        return HDF_FAILURE;
    }
 
    hdfCameraHostHost->ioService.Dispatch = CameraHostDriverDispatch; // 提供远端CameraHost调用方法
    hdfCameraHostHost->ioService.Open = NULL;
    hdfCameraHostHost->ioService.Release = NULL;
 
    auto serviceImpl = ICameraHost::Get(true);
    if (serviceImpl == nullptr) {
        HDF_LOGE("%{public}s: failed to get of implement service", __func__);
        delete hdfCameraHostHost;
        return HDF_FAILURE;
    }
 
    hdfCameraHostHost->stub = OHOS::HDI::ObjectCollector::GetInstance().GetOrNewObject(serviceImpl,
        ICameraHost::GetDescriptor()); // 初始化Camera设备
    if (hdfCameraHostHost->stub == nullptr) {
        HDF_LOGE("%{public}s: failed to get stub object", __func__);
        delete hdfCameraHostHost;
        return HDF_FAILURE;
    }
 
    deviceObject->service = &hdfCameraHostHost->ioService;
    retu

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