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MTK 平台Camera 驱动架构

2016-03-28 11:11 597 查看
         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 件驱动的接口交给硬件抽象层,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;

}


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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