Linux MIPI 摄像头驱动框架编写（RN6752解码芯片）
一、概述
在编写 MIPI 摄像头驱动之前，需要先了解 Media 子系统的链路关系，这里我就不介绍了，需要的看我之前的笔记：Linux Media 子系统链路分析。
理解 Media 子系统链路关系后，会发现 ISP 不论是在摄像头端，还是集成在 SOC 中，驱动程序都是差不多的。多观察一下开发板中的其他案例，便会明白 MIPI 摄像头驱动部分的程序就是一个 I2C 驱动程序，而 D-PHY 部分的驱动相关厂商已经编写好了，我们只需要通过 I2C 通道配置好摄像头相关的寄存器即可。
在 linux 中，摄像头驱动是基于 V4L2 框架进行实现的，所以在编写驱动之前，还需明白 V4L2 的框架是怎么回事，需要了解的可以看其他大佬的博客，这里我就不深入介绍了，主要内容还是程序的编写。V4L2 的框架如下图所示：
二、测试环境
- 开发板：RV1126
- ARM Linux 版本：4.19.111
- 驱动芯片：RN6752V1
- MIPI 通道的数据格式：YUV
三、添加驱动文件
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创建驱动文件
在 SDK 的 sdk/kernel/drivers/media/i2c/ 目录下添加 rn6752.c 文件，内容如下/* 驱动名称 */ #define DRIVER_NAME "rn6752" /* 驱动版本信息 */ #define DRIVER_VERSION KERNEL_VERSION(0, 0x00, 0x01) /** * @brief 系统检测到与该驱动程序匹配的 I2C 设备时 * @param client 指向 I2C 客户端结构体的指针。该结构体包含了有关 I2C 设备的信息，如设备地址、总线信息等 * @param id 指向 I2C 设备 ID 的指针。这个参数用于在多个相同类型的设备中进行区分和匹配 * @return 返回初始化结构 */ static int rn6752_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id) { struct device *dev = &client->dev; /* 打印驱动的版本信息的函数，其作用相当于 printk() 函数 */ dev_info(dev, "driver version: %02x.%02x.%02x", DRIVER_VERSION >> 16, (DRIVER_VERSION & 0xff00) >> 8, DRIVER_VERSION & 0x00ff); return 0; } /** * @brief 当设备驱动被删除释放时，执行此函数 * @param client 指向 I2C 客户端结构体的指针。该结构体包含了有关 I2C 设备的信息，如设备地址、总线信息等 * @return 返回操作结果 */ static int rn6752_remove(struct i2c_client *client) { return 0; } /* 设备树节点匹配表格，与设备树中的节点描述信息一样时，匹配成功 */ #if IS_ENABLED(CONFIG_OF) static const struct of_device_id rn6752_of_match[] = { { .compatible = "richnex,rn6752v1" }, { /* sentinel */ }, }; MODULE_DEVICE_TABLE(of, rn6752_of_match); #endif /* 设备 ID 表格，与设备名称一样时匹配成功，主要用于低版本linux内核的匹配方式 */ static const struct i2c_device_id rn6752_match_id[] = { { "richnex,rn6752v1", 0 }, { /* sentinel */ }, }; /* 描述和注册一个 I2C 设备驱动程序 */ static struct i2c_driver rn6752_i2c_driver = { .driver = { /* 驱动程序信息的子结构体 */ .name = DRIVER_NAME, /* 设置驱动程序的名称 */ .of_match_table = of_match_ptr(rn6752_of_match), /* 用于匹配设备树节点的表格 */ }, .probe = rn6752_probe, /* I2C 设备被检测到时进行设备初始化和处理 */ .remove = rn6752_remove, /* I2C 设备从系统中移除时进行清理和资源释放 */ .id_table = rn6752_match_id, /* I2C 设备 ID 表格，平台设备匹配方式之一，用设备和驱动的名称进行匹配 */ }; static int __init sensor_mod_init(void) { /* 注册 I2C 驱动程序 */ return i2c_add_driver(&rn6752_i2c_driver); } static void __exit sensor_mod_exit(void) { /* 注销 I2C 驱动程序 */ i2c_del_driver(&rn6752_i2c_driver); } device_initcall_sync(sensor_mod_init); /* 注册一个设备初始化函数 */ module_exit(sensor_mod_exit); /* 注销一个设备初始化函数 */ MODULE_AUTHOR("jiaozhu <cn_jiaozhu@qq.com>"); MODULE_DESCRIPTION("RN6752 CMOS Image Sensor driver");注意： 这里的代码是 I2C 驱动的基础，有不明白的小伙伴可以参看相关资料，也可以看我之前写的一些驱动笔记
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添加编译选项
在 SDK 的 sdk/kernel/drivers/media/i2c/Makefile 文件中添加 obj-$(CONFIG_VIDEO_RN6752V1) += rn6752.o，如下图所示
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添加配置信息
在 SDK 的 sdk/kernel/drivers/media/i2c/Kconfig 文件中添加配置信息，内容如下config VIDEO_RN6752V1 tristate "Richnex RN6752V1 sensor support" depends on I2C && VIDEO_V4L2 && VIDEO_V4L2_SUBDEV_API depends on MEDIA_CAMERA_SUPPORT help This is a Video4Linux2 sensor driver for the Sony RN6752V1 camera. To compile this driver as a module, choose M here: the module will be called rn6752v1. -
打开 RN6752 驱动的编译选项
在对应的.config 文件或 make menuconfig 图形配置界面中打开 RN6752 的驱动程序，完后会得到CONFIG_VIDEO_RN6752V1 = y的信息 -
添设备树信息
在 SDK 的 sdk/kernel/arch/arm/boot/dts/rv1126-alientek.dts 文件的 I2C 节点中添加 RN6752 解码芯片的设备信息，内容如下rn6752: rn6752@2c { compatible = "richnex,rn6752v1"; reg = <0x2c>; clocks = <&cru CLK_MIPICSI_OUT>; clock-names = "xvclk"; power-domains = <&power RV1126_PD_VI>; pinctrl-names = "rockchip,camera_default"; pinctrl-0 = <&mipicsi_clk0>; avdd-supply = <&vcc_avdd>; dovdd-supply = <&vcc_dovdd>; dvdd-supply = <&vcc_dvdd>; pwdn-gpios = <&gpio1 RK_PD4 GPIO_ACTIVE_HIGH>; reset-gpios = <&gpio4 RK_PA0 GPIO_ACTIVE_LOW>; rockchip,camera-hdr-mode = <0>; rockchip,camera-module-index = <0>; rockchip,camera-module-facing = "front"; rockchip,camera-module-name = "abcd"; rockchip,camera-module-lens-name = "a-bc-d"; port { ucam_out0: endpoint { remote-endpoint = <&mipi_in_ucam0>; data-lanes = <1 2 3 4>; }; }; }; -
完成以上内容后，准备工作基本完成了，编译并重写烧写内核程序后，会在启动日志中打印版本信息，如下图所示
四、probe 函数实现
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内存申请
首先需要申请一块内存，用于存放 RN6752 的结构体/* 为设备分配内存，并将内存与设备进行关联。在驱动程序退出时，内存会自动被释放。被称为“设备内存管理” */ rn6752 = devm_kzalloc(dev, sizeof(*rn6752), GFP_KERNEL); if (!rn6752) { dev_err(dev, "Memory control request failed\n"); return -ENOMEM; } -
获取设备树配置的信息
/* 获取设备树信息 */ ret = rn6752_device_tree_info(rn6752); if (ret != 0) return -EINVAL; -
保留驱动的所有帧格式，方便在其他函数中使用
/* rn6752_mipi_framesizes 是 rn6752 mipi 通信支持的所有帧格式 */ rn6752->framesize_cfg = rn6752_mipi_framesizes; rn6752->cfg_num = ARRAY_SIZE(rn6752_mipi_framesizes); /* 获取摄像头传感器支持的图像帧格式 */ rn6752_get_default_format(rn6752, &rn6752->format); rn6752->frame_size = &rn6752->framesize_cfg[0]; /* 设置帧大小 */ rn6752->format.width = rn6752->framesize_cfg[0].width; /* 设置宽度 */ rn6752->format.height = rn6752->framesize_cfg[0].height; /* 设置高度 */ rn6752->fps = DIV_ROUND_CLOSEST(rn6752->framesize_cfg[0].max_fps.denominator, rn6752->framesize_cfg[0].max_fps.numerator); /* 设置最大帧速率 */ -
初始化互斥锁
mutex_init(&rn6752->lock); -
注册一个V4L2子设备
v4l2_i2c_subdev_init(sd, client, &rn6752_subdev_ops); -
绑定硬件操作函数
ret = rn6752_initialize_controls(rn6752); if (ret) { dev_info(dev, "V4l2 control menu initialization failed"); goto err_destroy_mutex; }注意： 此函数的作用是绑定硬件部分的控制功能，也就是或可以通过相应的设备节点更改设备的引荐参数，比如亮度、对比度、饱和度、色调等。
可以通过命令v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdevX --list-ctrls查看，如下图所示：
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关联 V4l2 子设备内部操作函数
/* 关联子设备的内部操作函数，用于打开摄像头操作 */ sd->internal_ops = &rn6752_subdev_internal_ops; sd->flags |= V4L2_SUBDEV_FL_HAS_DEVNODE | /* 设备有对应的设备节点文件，可以通过该文件进行访问 */ V4L2_SUBDEV_FL_HAS_EVENTS; /* 设备具有事件机制，可以作为事件源供其他驱动程序使用 */ -
打开电源
mipi 设备一般都有复位引脚和休眠引脚，工作是需要对相应的引脚进行操作/* 打开设备的电源 */ ret = __rn6752_power_on(rn6752); if (ret) goto err_free_handler; -
读取设备产品号
通过读取 mipi 设备的产品 id 进行对比，判断初始化时，设备是否连接，最终确定时候正常加载驱动/* 通过读取 RN6752 的产品 ID 判断设备是否存在 */ ret = rn6752_check_sersor_id(rn6752); if (ret) goto err_power_off; -
创建 media 设备
rn6752->pad.flags = MEDIA_PAD_FL_SOURCE; /* 表明该子设备是媒体管道中的源设备，即数据的起始点 */ sd->entity.function = MEDIA_ENT_F_CAM_SENSOR; /* 表示该实体是一个相机传感器 */ ret = media_entity_pads_init(&sd->entity, 1, &rn6752->pad); /* 初始化 sd->entity 媒体实体的 pads（端口）属性 */ if (ret < 0) { dev_err(dev, "Media pad port initialization failed\n"); goto err_power_off; } -
将传感器子设备添加到V4L2异步子系统中
这里需要注意一下，在执行此函数之前，在系统中是不会生成 media 设备节点的/* 根据设备树提供的信息，判断摄像头的方向 */ memset(facing, 0, sizeof(facing)); if (strcmp(rn6752->module_facing, "back") == 0) facing[0] = 'b'; else facing[0] = 'f'; /* 名称格式如 m00_f_rn6752 1-002c:bus */ snprintf(sd->name, sizeof(sd->name), "m%02d_%s_%s %s", rn6752->module_index, facing, DRIVER_NAME, dev_name(sd->dev)); /* 将传感器子设备添加到V4L2异步子系统中，以便能够与其他V4L2组件进行交互。 */ /* 它会自动设置子设备的相关回调函数，并与异步框架进行适当的关联，以管理传感器的采集和控制操作 */ ret = v4l2_async_register_subdev_sensor_common(sd); if (ret) { dev_err(dev, "Failed to add sensor to V4L2 asynchronous subsystem\n"); goto err_clean_entity; }注意： 在 RV1126 开发板中，创建 media 设备时，需要注意 mipi 连接的通道，连接 mipi
csi0 时，需要获取设备的数据格式，否则会出现内存地址错误。解决此错误的方法是在 rn6752_get_fmt 函数中默认一个类型值即可，如下图所示：
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进入休眠模式
完成初始化后，使传感器进入休眠模式/* 完成初始化后，使 rn6752 进入睡眠模式 */ rn6752->power_on = false; if (!IS_ERR(rn6752->pwdn_gpio)) gpiod_set_value_cansleep(rn6752->pwdn_gpio, 1);
到此整个驱动程序就算完成了，由于内容较多，所以分成了两篇笔记，相关的控制函数的实现请看下一篇笔记，下面是 MIPI 驱动框架的程序
五、程序源码
rn6752.c
#include <linux/clk.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/err.h>
#include <linux/gpio/consumer.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/media.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_graph.h>
#include <linux/regulator/consumer.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/videodev2.h>
#include <linux/version.h>
#include <linux/rk-camera-module.h>
#include <media/media-entity.h>
#include <media/v4l2-common.h>
#include <media/v4l2-ctrls.h>
#include <media/v4l2-device.h>
#include <media/v4l2-event.h>
#include <media/v4l2-fwnode.h>
#include <media/v4l2-image-sizes.h>
#include <media/v4l2-mediabus.h>
#include <media/v4l2-subdev.h>
/* 驱动名称 */
#define DRIVER_NAME "rn6752"
/* 驱动版本信息 */
#define DRIVER_VERSION KERNEL_VERSION(0, 0x00, 0x01)
#define RN6752_XVCLK_CLOCK 37125000
#define RN6752_PIXEL_RATE (120 * 1000 * 1000)
/* RN6752 产品 ID 的寄存器地址及默认值，用于判断设备是否存在 */
#define REG_SC_CHIP_ID_H 0xFE
#define REG_SC_CHIP_ID_L 0xFD
#define SENSOR_ID(_msb, _lsb) ((_msb) << 8 | (_lsb))
#define RN6752_ID 0x2601
#define REG_NULL 0xFFFF /* Array end token */
struct rn6752_pixfmt {
u32 code;
/* Output format Register Value (REG_FORMAT_CTRL00) */
struct sensor_register *format_ctrl_regs;
};
struct sensor_register {
u16 addr;
u8 value;
};
struct rn6752_framesize {
u16 width;
u16 height;
struct v4l2_fract max_fps;
u16 max_exp_lines;
const struct sensor_register *regs;
};
static const char * const rn6752_supply_names[] = {
"dovdd", /* Digital I/O power */
"avdd", /* Analog power */
"dvdd", /* Digital core power */
};
#define RN6752_NUM_SUPPLIES ARRAY_SIZE(rn6752_supply_names)
struct rn6752 {
struct i2c_client *client; /* I2C 客户端结构体的指针，表示 RN6752 摄像头所连接的 I2C 设备 */
struct v4l2_subdev subdev; /* V4L2 子设备结构体，表示 RN6752 摄像头的 V4L2 子设备 */
struct v4l2_ctrl_handler ctrls; /* V4L2 控制器句柄，用于管理 RN6752 摄像头的各种控制器 */
struct v4l2_ctrl *link_frequency; /* V4L2 链路频率控制器，用于设置和获取 RN6752 摄像头的链路频率 */
struct v4l2_fwnode_endpoint bus_cfg; /* RN6752 摄像头的总线配置，包括数据线数量、数据线极性等信息 */
struct v4l2_mbus_framefmt format; /* V4L2 子设备帧格式结构体，表示 RN6752 摄像头支持的图像帧格式 */
struct media_pad pad; /* 媒体子系统中的媒体端口结构体，表示与 RN6752 摄像头相关联的媒体端口 */
struct gpio_desc *pwdn_gpio; /* RN6752 摄像头的 pwdn GPIO 引脚 */
struct gpio_desc *reset_gpio; /* RN6752 摄像头的复位 GPIO 引脚 */
struct regulator_bulk_data supplies[RN6752_NUM_SUPPLIES]; /* RN6752 摄像头使用的电源资源 */
struct mutex lock; /* 互斥锁，用于保护并发访问摄像头设备 */
unsigned int fps; /* RN6752 摄像头的帧率 */
const struct rn6752_framesize *frame_size; /* RN6752 摄像头支持的帧大小列表的指针 */
const struct rn6752_framesize *framesize_cfg; /* 当前 RN6752 摄像头所选择的帧大小的指针 */
unsigned int cfg_num; /* RN6752 摄像头支持的帧大小的数量 */
int streaming; /* RN6752 摄像头是否正在流式传输 */
bool power_on; /* RN6752 摄像头的电源状态 */
u32 module_index; /* RN6752 摄像头的模块索引 */
const char *module_facing; /* RN6752 摄像头面向的方向 */
const char *module_name; /* RN6752 摄像头的名称 */
const char *len_name; /* RN6752 摄像头的镜头名称 */
struct clk *xvclk; /* RN6752 摄像头使用的时钟资源 */
unsigned int xvclk_frequency; /* RN6752 摄像头的 xvclk 频率 */
};
static const struct rn6752_framesize rn6752_mipi_framesizes[] = {
};
static const s64 link_freq_menu_items[] = {
594000000,
};
static const struct rn6752_pixfmt rn6752_formats[] = {
{
.code = MEDIA_BUS_FMT_UYVY8_2X8,
}
};
static const char * const rn6752_test_pattern_menu[] = {
"Disabled",
"Vertical Color Bars",
};
/**
* @brief 从结构体中的成员指针获取包含该成员的结构体指针
*/
static inline struct rn6752 *to_rn6752(struct v4l2_subdev *sd)
{
return container_of(sd, struct rn6752, subdev);
}
/**
* @brief 打开摄像头电源管理
* @param rn6752 摄像头结构体
* @return 返回摄像头电源设置结果
*/
static int __rn6752_power_on(struct rn6752 *rn6752)
{
int ret;
struct device *dev = &rn6752->client->dev;
/* 打印一条调试信息 */
dev_dbg(dev, "%s(%d)\n", __func__, __LINE__);
/* 启用所有的供电器 */
if (!IS_ERR(rn6752->supplies)) {
ret = regulator_bulk_enable(RN6752_NUM_SUPPLIES, rn6752->supplies);
if (ret < 0)
dev_info(dev, "Failed to enable regulators\n");
usleep_range(20000, 50000);
}
/* 首先将其引脚置为低电平（0），延迟一段时间，然后再将其引脚置为高电平（1），再次延迟一段时间 */
if (!IS_ERR(rn6752->reset_gpio)) {
gpiod_set_value_cansleep(rn6752->reset_gpio, 0);
usleep_range(2000, 5000);
gpiod_set_value_cansleep(rn6752->reset_gpio, 1);
usleep_range(2000, 5000);
}
/* 使 RN6752 退出睡眠模式 */
if (!IS_ERR(rn6752->pwdn_gpio)) {
gpiod_set_value_cansleep(rn6752->pwdn_gpio, 0);
usleep_range(2000, 5000);
}
/* 将 xvclk 的频率设置为 RN6752_XVCLK_CLOCK */
if (!IS_ERR(rn6752->xvclk)) {
ret = clk_set_rate(rn6752->xvclk, RN6752_XVCLK_CLOCK);
if (ret < 0)
dev_warn(dev, "Failed to set xvclk rate %d MHz\n", RN6752_XVCLK_CLOCK);
ret = clk_get_rate(rn6752->xvclk);
if (ret != RN6752_XVCLK_CLOCK)
dev_warn(dev, "xvclk mismatched\n");
/* 准备并启用 xvclk */
ret = clk_prepare_enable(rn6752->xvclk);
if (ret < 0)
{
dev_err(dev, "Failed to enable xvclk\n");
return -EINVAL;
}
}
rn6752->power_on = true;
return 0;
}
/**
* @brief 关闭摄像头电源管理
* @param rn6752 摄像头结构体
* @return 返回摄像头电源设置结果
*/
static void __rn6752_power_off(struct rn6752 *rn6752)
{
dev_info(&rn6752->client->dev, "%s(%d)\n", __func__, __LINE__);
if (!IS_ERR(rn6752->xvclk))
clk_disable_unprepare(rn6752->xvclk);
if (!IS_ERR(rn6752->supplies))
regulator_bulk_disable(RN6752_NUM_SUPPLIES, rn6752->supplies);
if (!IS_ERR(rn6752->pwdn_gpio))
gpiod_set_value_cansleep(rn6752->pwdn_gpio, 1);
if (!IS_ERR(rn6752->reset_gpio))
gpiod_set_value_cansleep(rn6752->reset_gpio, 0);
rn6752->power_on = false;
}
/**
* @brief 从 I2C 通道中读取一个字节的数据
* @param client I2C 结构体指针
* @param reg 寄存器地址
* @param val 读取的数据
*/
static int rn6752_read(struct i2c_client *client, u8 reg, u8 *val)
{
int ret = 0;
struct i2c_msg msg[2];
msg[0].addr = client->addr;
msg[0].flags = 0;
msg[0].buf = ®
msg[0].len = 1;
msg[1].addr = client->addr;
msg[1].flags = I2C_M_RD;
msg[1].buf = val;
msg[1].len = 1;
ret = i2c_transfer(client->adapter, msg, 2);
if (ret != 2) {
dev_err(&client->dev, "rn6752 read reg:0x%x failed !\n", reg);
return -1;
}
return 0;
}
/**
* @brief 获取摄像头传感器的默认格式
* @param rn6752 摄像头传感器设备
* @param format 视频帧格式
*/
static void rn6752_get_default_format(struct rn6752 *rn6752,
struct v4l2_mbus_framefmt *format)
{
format->width = rn6752->framesize_cfg[0].width; /* 设置默认宽度 */
format->height = rn6752->framesize_cfg[0].height; /* 设置默认高度 */
format->colorspace = V4L2_COLORSPACE_SRGB; /* 设置默认色彩空间为标准的 sRGB 色彩空间 */
format->code = rn6752_formats[0].code; /* 设置默认编码格式 */
format->field = V4L2_FIELD_NONE; /* 设置默认场模式 */
}
/**
* @brief 获取摄像头的图像格式
* @param sd v4l2_subdev 结构体指针
* @param cfg v4l2_subdev_pad_config 结构体指针
* @param fmt v4l2_subdev_format 结构体指针
*/
static int rn6752_get_fmt(struct v4l2_subdev *sd,
struct v4l2_subdev_pad_config *cfg,
struct v4l2_subdev_format *fmt)
{
printk(KERN_INFO "rn6752_get_fmt................................................\n");
if (fmt->which == V4L2_SUBDEV_FORMAT_TRY) {
fmt->format = *v4l2_subdev_get_try_format(sd, cfg, fmt->pad);
} else {
fmt->format.width = 1280;
fmt->format.height = 720;
fmt->format.code = MEDIA_BUS_FMT_SRGGB10_1X10;
fmt->format.field = V4L2_FIELD_NONE;
fmt->reserved[0] = 10;
}
return 0;
}
/* 定义V4L2子设备的内部操作函数 */
static const struct v4l2_subdev_internal_ops rn6752_subdev_internal_ops = {
// .open = rn6752_open,
};
/* 结构体定义了控制器操作函数的回调函数 */
static const struct v4l2_ctrl_ops rn6752_ctrl_ops = {
// .s_ctrl = rn6752_s_ctrl,
};
static const struct v4l2_subdev_core_ops rn6752_subdev_core_ops = {
// .ioctl = rn6752_ioctl, /* 用于处理V4L2控制命令 */
// #ifdef CONFIG_COMPAT
// .compat_ioctl32 = rn6752_compat_ioctl32, /* 在启用32位兼容模式时，用于处理32位兼容的V4L2控制命令 */
// #endif
// .s_power = rn6752_power, /* 用于控制子设备的电源状态 */
};
static const struct v4l2_subdev_video_ops rn6752_subdev_video_ops = {
// .s_stream = rn6752_s_stream, /* 用于启动或停止视频流的函数 */
// .g_mbus_config = rn6752_g_mbus_config, /* 用于获取当前媒体总线配置的函数 */
// .g_frame_interval = rn6752_g_frame_interval, /* 用于获取当前帧间隔的函数 */
// .s_frame_interval = rn6752_s_frame_interval, /* 用于设置帧间隔的函数 */
};
static const struct v4l2_subdev_pad_ops rn6752_subdev_pad_ops = {
// .enum_mbus_code = rn6752_enum_mbus_code, /* 用于枚举所有支持的媒体总线编码和格式 */
// .enum_frame_size = rn6752_enum_frame_sizes, /* 用于枚举所有支持的图像尺寸 */
// .enum_frame_interval = rn6752_enum_frame_interval, /* 用于枚举所有支持的帧率和帧间隔 */
.get_fmt = rn6752_get_fmt, /* 用于获取当前端口的图像格式 */
// .set_fmt = rn6752_set_fmt, /* 用于设置当前端口的图像格式 */
};
static const struct v4l2_subdev_ops rn6752_subdev_ops = {
.core = &rn6752_subdev_core_ops, /* 定义了V4L2子设备核心操作的函数指针。包括日志记录、事件订阅和取消订阅、控制命令等 */
.video = &rn6752_subdev_video_ops, /* 定义了V4L2子设备视频操作的函数指针。包括流开关、格式和帧间隔等参数的获取和设置 */
.pad = &rn6752_subdev_pad_ops, /* 定义了V4L2子设备端口操作的函数指针。包括数据编解码格式、帧尺寸和帧间隔等相关参数的获取和设置 */
};
/**
* @brief 用于解析设备树配置的信息和引脚等
* @param rn6752 摄像头结构体
* @return 返回执行结果
*/
static int rn6752_device_tree_info(struct rn6752 *rn6752)
{
struct device *dev = &rn6752->client->dev;
struct device_node *node = dev->of_node; /* 设备树节点 */
int ret;
unsigned int i;
/* 获取设备树中 “rockchip,camera-module-index” 节点的信息，用于摄像头模块索引 */
ret = of_property_read_u32(node, RKMODULE_CAMERA_MODULE_INDEX,
&rn6752->module_index);
/* 获取设备树中 “rockchip,camera-module-facing” 节点的信息，用于摄像头面向的方向 */
ret |= of_property_read_string(node, RKMODULE_CAMERA_MODULE_FACING,
&rn6752->module_facing);
/* 获取设备树中 “rockchip,camera-module-name” 节点的信息，用于摄像头的名称 */
ret |= of_property_read_string(node, RKMODULE_CAMERA_MODULE_NAME,
&rn6752->module_name);
/* 获取设备树中 “rockchip,camera-module-lens-name” 节点的信息，用于摄像头的镜头名称 */
ret |= of_property_read_string(node, RKMODULE_CAMERA_LENS_NAME,
&rn6752->len_name);
if (ret) {
dev_err(dev, "could not get module information!\n");
return -EINVAL;
}
/* 获取设备 PWDN 和复位的引脚句柄 */
rn6752->pwdn_gpio = devm_gpiod_get(dev, "pwdn", GPIOD_OUT_LOW);
if (IS_ERR(rn6752->pwdn_gpio))
dev_warn(dev, "Failed to get pwdn-gpios, maybe no use\n");
rn6752->reset_gpio = devm_gpiod_get(dev, "reset", GPIOD_OUT_LOW);
if (IS_ERR(rn6752->reset_gpio))
dev_warn(dev, "Failed to get reset-gpios, maybe no use\n");
/* 获取摄像头的时钟资源 */
rn6752->xvclk = devm_clk_get(dev, "xvclk");
if (IS_ERR(rn6752->xvclk)) {
dev_err(dev, "Failed to get xvclk\n");
return -EINVAL;
}
for (i = 0; i < RN6752_NUM_SUPPLIES; i++)
rn6752->supplies[i].supply = rn6752_supply_names[i];
/* 获取摄像头设备的电源管理器句柄 */
ret = devm_regulator_bulk_get(dev, RN6752_NUM_SUPPLIES, rn6752->supplies);
if (ret)
{
dev_err(dev, "Failed to get power regulators\n");
return -EINVAL;
}
return 0;
}
/**
* @brief 初始化 rn6752 摄像头的硬件控制器函数，通过命令
* “v4l2-ctl -d /dev/v4l-subdev5 --list-ctrls” 可以查看
* @param rn6752 摄像头结构体指针
*/
static int rn6752_initialize_controls(struct rn6752 *rn6752)
{
struct v4l2_ctrl_handler *handler;
int ret;
handler = &rn6752->ctrls;
/* 初始化 rn6752->ctrls，该函数需要两个参数：控制处理器对象和控制器的数量 */
ret = v4l2_ctrl_handler_init(handler, 3);
if (ret)
return ret;
handler->lock = &rn6752->lock;
/* 创建一个 V4L2 控制器对象，并将其与 rn6752->ctrls 关联起来 */
rn6752->link_frequency = v4l2_ctrl_new_std(handler, &rn6752_ctrl_ops,
V4L2_CID_PIXEL_RATE, 0, RN6752_PIXEL_RATE, 1, RN6752_PIXEL_RATE);
/* 创建一个带有选项菜单的 V4L2 控制器对象 */
v4l2_ctrl_new_int_menu(handler, NULL, V4L2_CID_LINK_FREQ,
ARRAY_SIZE(link_freq_menu_items) - 1, 0, link_freq_menu_items);
/* 创建另一个带有选项菜单的 V4L2 控制器对象 */
v4l2_ctrl_new_std_menu_items(handler, &rn6752_ctrl_ops, V4L2_CID_TEST_PATTERN,
ARRAY_SIZE(rn6752_test_pattern_menu) - 1, 0, 0, rn6752_test_pattern_menu);
rn6752->subdev.ctrl_handler = &rn6752->ctrls;
if (handler->error) {
ret = handler->error;
dev_err(&rn6752->client->dev, "Failed to init controls(%d)\n", ret);
goto err_free_handler;
}
return 0;
err_free_handler:
v4l2_ctrl_handler_free(handler);
return ret;
}
/**
* @brief 根据读取到的芯片 ID 和版本号计算出一个 id 值，并与预定义的 RN6752_ID 进行比较
* @param rn6752 摄像头设备
*/
static int rn6752_check_sersor_id(struct rn6752 *rn6752)
{
struct i2c_client *client = rn6752->client;
u8 pid, ver;
int ret;
dev_dbg(&client->dev, "%s:\n", __func__);
/* Check sensor revision */
ret = rn6752_read(client, REG_SC_CHIP_ID_H, &pid); /* 读取芯片 ID 的高字节 */
if (!ret)
ret = rn6752_read(client, REG_SC_CHIP_ID_L, &ver); /* 读取芯片 ID 的低字节 */
if (!ret) {
unsigned short id;
id = SENSOR_ID(pid, ver);
if (id != RN6752_ID) {
ret = -1;
dev_err(&client->dev, "Sensor detection failed (%04X, %d)\n", id, ret);
} else {
dev_info(&client->dev, "Found %04X sensor\n", id);
}
}
return ret;
}
/**
* @brief 系统检测到与该驱动程序匹配的 I2C 设备时
* @param client 指向 I2C 客户端结构体的指针。该结构体包含了有关 I2C 设备的信息，如设备地址、总线信息等
* @param id 指向 I2C 设备 ID 的指针。这个参数用于在多个相同类型的设备中进行区分和匹配
* @return 返回初始化结构
*/
static int rn6752_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id)
{
struct device *dev = &client->dev;
struct v4l2_subdev *sd;
struct rn6752 *rn6752;
char facing[2];
int ret;
/* 打印驱动的版本信息的函数，其作用相当于 printk() 函数 */
dev_info(dev, "driver version: %02x.%02x.%02x", DRIVER_VERSION >> 16,
(DRIVER_VERSION & 0xff00) >> 8, DRIVER_VERSION & 0x00ff);
/* 为设备分配内存，并将内存与设备进行关联。在驱动程序退出时，内存会自动被释放。被称为“设备内存管理” */
rn6752 = devm_kzalloc(dev, sizeof(*rn6752), GFP_KERNEL);
if (!rn6752)
{
dev_err(dev, "Memory control request failed\n");
return -ENOMEM;
}
rn6752->client = client;
sd = &rn6752->subdev;
/* 获取设备树信息 */
ret = rn6752_device_tree_info(rn6752);
if (ret != 0)
return -EINVAL;
/* rn6752_mipi_framesizes 是 rn6752 mipi 通信支持的所有帧格式 */
rn6752->framesize_cfg = rn6752_mipi_framesizes;
rn6752->cfg_num = ARRAY_SIZE(rn6752_mipi_framesizes);
/* 获取摄像头传感器支持的图像帧格式 */
rn6752_get_default_format(rn6752, &rn6752->format);
rn6752->frame_size = &rn6752->framesize_cfg[0]; /* 设置帧大小 */
rn6752->format.width = rn6752->framesize_cfg[0].width; /* 设置宽度 */
rn6752->format.height = rn6752->framesize_cfg[0].height; /* 设置高度 */
rn6752->fps = DIV_ROUND_CLOSEST(rn6752->framesize_cfg[0].max_fps.denominator,
rn6752->framesize_cfg[0].max_fps.numerator); /* 设置最大帧速率 */
mutex_init(&rn6752->lock);
#ifdef CONFIG_VIDEO_V4L2_SUBDEV_API
/* 通过v4l2框架注册一个V4L2子设备，并初始化该子设备的操作函数和内部操作函数指针 */
v4l2_i2c_subdev_init(sd, client, &rn6752_subdev_ops);
ret = rn6752_initialize_controls(rn6752);
if (ret)
{
dev_info(dev, "V4l2 control menu initialization failed");
goto err_destroy_mutex;
}
/* 关联子设备的内部操作函数，用于打开摄像头操作 */
sd->internal_ops = &rn6752_subdev_internal_ops;
sd->flags |= V4L2_SUBDEV_FL_HAS_DEVNODE | /* 设备有对应的设备节点文件，可以通过该文件进行访问 */
V4L2_SUBDEV_FL_HAS_EVENTS; /* 设备具有事件机制，可以作为事件源供其他驱动程序使用 */
#endif
/* 打开设备的电源 */
ret = __rn6752_power_on(rn6752);
if (ret)
goto err_free_handler;
/* 通过读取 RN6752 的产品 ID 判断设备是否存在 */
ret = rn6752_check_sersor_id(rn6752);
if (ret)
goto err_power_off;
#if defined(CONFIG_MEDIA_CONTROLLER)
rn6752->pad.flags = MEDIA_PAD_FL_SOURCE; /* 表明该子设备是媒体管道中的源设备，即数据的起始点 */
sd->entity.function = MEDIA_ENT_F_CAM_SENSOR; /* 表示该实体是一个相机传感器 */
ret = media_entity_pads_init(&sd->entity, 1, &rn6752->pad); /* 初始化 sd->entity 媒体实体的 pads（端口）属性 */
if (ret < 0) {
dev_err(dev, "Media pad port initialization failed\n");
goto err_power_off;
}
#endif
/* 根据设备树提供的信息，判断摄像头的方向 */
memset(facing, 0, sizeof(facing));
if (strcmp(rn6752->module_facing, "back") == 0)
facing[0] = 'b';
else
facing[0] = 'f';
/* 名称格式如 m00_f_rn6752 1-002c:bus */
snprintf(sd->name, sizeof(sd->name), "m%02d_%s_%s %s",
rn6752->module_index, facing, DRIVER_NAME, dev_name(sd->dev));
/* 将传感器子设备添加到V4L2异步子系统中，以便能够与其他V4L2组件进行交互。 */
/* 它会自动设置子设备的相关回调函数，并与异步框架进行适当的关联，以管理传感器的采集和控制操作 */
ret = v4l2_async_register_subdev_sensor_common(sd);
if (ret)
{
dev_err(dev, "Failed to add sensor to V4L2 asynchronous subsystem\n");
goto err_clean_entity;
}
/* 摄像头传感器注册成功，并打印日志信息 */
dev_info(dev, "%s sensor driver registered !!\n", sd->name);
/* 完成初始化后，使 rn6752 进入睡眠模式 */
rn6752->power_on = false;
if (!IS_ERR(rn6752->pwdn_gpio))
gpiod_set_value_cansleep(rn6752->pwdn_gpio, 1);
return 0;
err_clean_entity:
#if defined(CONFIG_MEDIA_CONTROLLER)
media_entity_cleanup(&sd->entity);
#endif
err_power_off:
__rn6752_power_off(rn6752);
err_free_handler:
#ifdef CONFIG_VIDEO_V4L2_SUBDEV_API
v4l2_ctrl_handler_free(&rn6752->ctrls);
#endif
err_destroy_mutex:
mutex_destroy(&rn6752->lock);
return ret;
}
/**
* @brief 当设备驱动被删除释放时，执行此函数
* @param client 指向 I2C 客户端结构体的指针。该结构体包含了有关 I2C 设备的信息，如设备地址、总线信息等
* @return 返回操作结果
*/
static int rn6752_remove(struct i2c_client *client)
{
struct v4l2_subdev *sd = i2c_get_clientdata(client);
struct rn6752 *rn6752 = to_rn6752(sd);
#ifdef CONFIG_VIDEO_V4L2_SUBDEV_API
/* 释放V4L2控制器处理器所占用的资源 */
v4l2_ctrl_handler_free(&rn6752->ctrls);
#endif
/* 注销一个V4L2子设备 */
v4l2_async_unregister_subdev(sd);
#if defined(CONFIG_MEDIA_CONTROLLER)
media_entity_cleanup(&sd->entity);
#endif
mutex_destroy(&rn6752->lock);
__rn6752_power_off(rn6752);
return 0;
}
/* 设备树节点匹配表格，与设备树中的节点描述信息一样时，匹配成功 */
#if IS_ENABLED(CONFIG_OF)
static const struct of_device_id rn6752_of_match[] = {
{ .compatible = "richnex,rn6752v1" },
{ /* sentinel */ },
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, rn6752_of_match);
#endif
/* 设备 ID 表格，与设备名称一样时匹配成功，主要用于低版本linux内核的匹配方式 */
static const struct i2c_device_id rn6752_match_id[] = {
{ "richnex,rn6752v1", 0 },
{ /* sentinel */ },
};
/* 描述和注册一个 I2C 设备驱动程序 */
static struct i2c_driver rn6752_i2c_driver = {
.driver = { /* 驱动程序信息的子结构体 */
.name = DRIVER_NAME, /* 设置驱动程序的名称 */
.of_match_table = of_match_ptr(rn6752_of_match), /* 用于匹配设备树节点的表格 */
},
.probe = rn6752_probe, /* I2C 设备被检测到时进行设备初始化和处理 */
.remove = rn6752_remove, /* I2C 设备从系统中移除时进行清理和资源释放 */
.id_table = rn6752_match_id, /* I2C 设备 ID 表格，平台设备匹配方式之一，用设备和驱动的名称进行匹配 */
};
static int __init sensor_mod_init(void)
{
/* 注册 I2C 驱动程序 */
return i2c_add_driver(&rn6752_i2c_driver);
}
static void __exit sensor_mod_exit(void)
{
/* 注销 I2C 驱动程序 */
i2c_del_driver(&rn6752_i2c_driver);
}
device_initcall_sync(sensor_mod_init); /* 注册一个设备初始化函数 */
module_exit(sensor_mod_exit); /* 注销一个设备初始化函数 */
MODULE_AUTHOR("jiaozhu <cn_jiaozhu@qq.com>");
MODULE_DESCRIPTION("RN6752 CMOS Image Sensor driver");
参考资料
- MIPI扫盲——D-PHY介绍：https://zhuanlan.zhihu.com/p/638769112?utm_id=0
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