Qualcomm Android camera 架构简析及如何debug

一. Camera模组（CCM）介绍：

CCM一般包含四大件：镜头(lens)、传感器（sensor）、软板（FPC）、图像处理芯片（DSP）：

Camera的成像原理可以简单概括如下：

1、CCD/CMOS将被摄体的光信号转变为电信号—电子图像（模拟信号）
2、由模/数转换器（ADC）芯片来将模拟信号转化为数字信号
3、数字信号形成后，由DSP或编码库对信号进行压缩并转化为特定的图像文件格式储存

4. 送到cpu中处理并display。

二. 电路图

1. 电源

--dvdd，iovdd，avdd。

2. I2c

由于I2C接口采用OpenDrain机制，器件本身只能输出低电平，无法主动输出高电平，只能通过外部上拉电阻RP将信号线拉至高电平。因此I2C总线上必须有上拉电阻!

阻值：I2C的上拉电阻可以是1.5K，2.2K，4.7K，电阻的大小对时序有一定影响，对信号的上升时间和下降时间也有影响，一般接1.5K或2.2K。不能低于1k。高于10k。

过小的话灌入端口的电流变大，低电平变高。过大上升平缓。

通产情况下，SDA,SCL两条线上的上拉电阻取值是一致的，并上拉到同一电源上。

在I2c总线可以串连300欧姆电阻RS可以用于防止SDA和SCL线的高电压毛刺.

3. Mipi

而DDR是一个时钟周期内传输两次次数据，它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据，因此称为双倍速率同步动态随机存储器

MIPI的通道模式和线上电平。在正常的操作模式下，数据通道处于高速模式或者控制模式。在高速模式下，通道状态是差分的0或者1，也就是线对内P比N高时，定义为1，P比N低时，定义为0，高低速分别200MV，1.2V.

控制模式:LP11，LP10，LP01，LP00四个状态;MIPI协议规定控制模式4个不同状态组成的不同时序代表着将要进入或者退出高速模式等；比如LP11-LP01-LP00序列后，进入高速模式。下图为线上电平的图示

MIN [ Settle count * T(Timer clock)] > T(HS_SETTLE)_MIN

MAX [ Settle count * T(Timer clock)] < T(HS-PREPARE)+T(HS_ZERO) - 4*T(Timer clock)

三.AndroidCamera框架简析

从Android框架看，分为四层：应用层、应用框架层、库层、内核层。

库层是Android与底层硬件通信接口，它封装底层硬件接口实现该模块的具体逻辑，并以服务的形式通过Binder通讯机制暴露给应用框架

1.camera应用层

2.Framework.Camera client/service

3.硬件抽象层HAL Hardware Abstraction Layer

1.1、camera应用层

Camera 的应用层在Android 上表现为直接调用SDK API 开发的一个Camera 应用APK 包。主要对 android.hardware.Camera（在Framework中）类的调用，并且实现Camera 应用的业务逻辑和UI 显示。

使用这个android.hardware.Camera类，需要在Manifest 文件声明Camera 的权限，另外还需要添加一些<uses-feature> 元素来声明应用中的Camera 特性。

<uses-feature android:name = "android.hardware.camera" />

......

<uses-feature android:name = "android.hardware.camera.autofocus" />

1.2、Framework层

1.android.hardware.Camera封装类。

/frameworks/base/core/Java/android/hardware/Camera.java

这是Android 提供给app层调用的java接口。这个类用来连接或断开一个Camera 服务，设置拍摄参数，预览，拍照等。作为Android SDK Camera部分提供给上层应用，并通过JNI的方式调用本地C++代码。

Camera的Java native调用部分（JNI）：/android/frameworks/base/core/jni/android_hardware_Camera.cpp。承接JAVA 代码到C++ 代码的桥梁。

1.3.Camera框架的client部分：

代码位置：/android/frameworks/av/camera/ICameraClient.cpp

这部分的内容编译生成libcamera_client.so 。与另外一部分内容服务端libcameraservice.so 通过进程间通讯（即Binder 机制）的方式进行通讯

1.4.Camera框架的service部分

代码位置：/android/frameworks/av/camera/ICameraService.cpp

这部分内容被编译成库libcameraservice.so 。CameraService 是Camera 服务，Camera 框架的中间层，用于链接CameraHardwareInterface 和Client部分，它通过调用实际的Camera 硬件接口来实现功能，即下层HAL层。

1.5、硬件抽象层HAL

这层的代码在/android/hardware/qcom/camera, 直接和底层硬件驱动相关的。框架层对下在CameraHardwareInterface.h头文件中定义了Camera硬件抽象层的接口，它是包含纯虚函数的类，必须被实现类继承才能使用。HAL层正好继承CameraHardwareInterface接口，依据V4l2规范实例化底层硬件驱动，使用ioctl方式调用驱动.

代码流程：

1、Camera apk----java

2、camera java interface,JNI-----(java—>C++)

3、camera client-----C++

4、camera services----C++

5、HAL----C++

6、camera drv

a. 点击Camera 应用后，进入CameraActivity.java,完成初始化,
onCreate 调用setModuleFromIndex 方法，赋值 mCurrentModule = new PhotoModule();

mCameraDevice = CameraUtil.openCamera(
                mActivity, mCameraId, mHandler,
                mActivity.getCameraOpenErrorCallback())
其中mCameraDevice是com.android.camera.CameraManager.CameraProxy;的实例。
    CameraUtil属于公共的API，用于给不同模块提供对Camera的不同操作。
在它openCamera 方法里，执行：
CameraHolder.instance().open(handler, cameraId, cb);
其中CameraHolder.instance()单例模式。目的就是控制，相机开启的只有能是一个。再次开启前，要确认上次已经销毁。

b、在CameraManager系统服务，获得camera设备对象为Camera设备提供操作的方法。

public CameraProxy cameraOpen(
Handler handler, int cameraId, CameraOpenErrorCallback callback);

CameraProxy 里AndroidCameraProxyImpl类这个接口就是将对Camera 接受和发送的操作，送达到Camera设备。

这个接口的实现类是AndroidCameraProxyImpl，这个类属于AndroidCameraManagerImpl的内部类。在AndroidCameraManagerImpl.java 里面还有一个内部类CameraHandler，这个类属于Handler。在CameraHandler的handleMessage方法里，就是根据不同的消息参数来对android.hardware.Camera 进行控制。比如打开，释放，对焦，变焦等等

c. jni

应用里通过CameraProxy对象发送消息给CameraHandler处理，CameraHandler通过android.hardware.Camera的接口去调用JNI层的方法，Camera JNI实现在android_hardware_Camera.cpp里

d. Camerahal

Camera HAL层的接口是通过CameraHardwareInterface类的各个方法给framework调用, CameraHardwareInterface对象在CameraClient里实现，并且CameraClient封装了Camera硬件的各个操作的接口.

Camera.cpp里的每一个Camera的操作方法最后都调用ICamera接口里定义的方法，这个接口被BpCamera继承,BpCamera是binder机制的标准使用方法，他对应的调用类就是BnCamera.

e. 为了实现一个具体功能的Camera，在最底层还需要一个硬件相关的Camere 驱动库（例如通过调用video for Linux 驱动程序和Jpeg 编码程序实现）。这个库将被Camera 的服务库libcameraservice.so 调用。

f.Camera内核code

Driver,csid,csiphy..

android启动和camera probe：

Probe：Server.c->main

四.Camera debug:

Sensor log：

adb shell setprop persist.camera.hal.debug.mask 536870919

HAL/mm-camera-interface/mm-jpeg-interface CDBG_HIGH() 和CDBG() log都会被打印. CDBG_ERROR() log总是被打印

0-27位决定打印模块(目前只有三个模块):

§Bit0: HAL (hardware/qcom/camera/QCamera2/HAL)

§Bit1: mm-camera-interface (hardware/qcom/camera/QCamera2/stack/mm-camera-interface)

§Bit2: mm-jpeg-interface (hardware/qcom/camera/QCamera2/stack/mm-jpeg-interface)

adb shell setprop persist.camera.sensor.debug 3

§ SERR(), SHIGH()和SLOW() log会被打印

adb shell setprop persist.camera.imglib.logs 4

§ IDBG_ERROR(), IDBG_HIGH() , IDBG_MED(), IDBG_LOW()都会被打印

adb shell setprop persist.camera.pproc.debug.mask 805306375

§805306375 = 0x30000007, 表示PPROC/C2D/CPP模块CDBG_HIGH(), CDBG(), CDBG_LOW() 都会被打印.

Bit0: PPROC (mm-camera2/media-controller/modules/pproc-new)

§Bit1: C2D (mm-camera2/media-controller/modules/pproc-new/c2d)

§Bit2: CPP (mm-camera2/media-controller/modules/pproc-new/cpp)

adb shell setprop persist.camera.mct.debug.mask 536870913

§536870913 = 0x20000001, 表示MCT CDBG_HIGH(), CDBG() 都会被打印.

0-27位决定打印模块(目前只一个模块):

§Bit0: PPROC (mm-camera2/media-controller/mct)

adb shell setprop persist.camera.ISP.debug.mask 16777217

§16777217 = 0x1000001, 打开ISP_MOD_COM. ISP_MOD_LINEARIZATIO log

Bit 0: ISP_MOD_LINEARIZATION

Bit 1: ISP_MOD_ROLLOFF

Bit 2: ISP_MOD_DEMUX

Bit 3: ISP_MOD_DEMOSAIC

Bit 4: ISP_MOD_BPC

Bit 5: ISP_MOD_ABF

Bit 6: ISP_MOD_ASF

Bit 7: ISP_MOD_COLOR_CONV

Bit 8: ISP_MOD_COLOR_CORRECT

Bit 9: ISP_MOD_CHROMA_SS

Bit 10: ISP_MOD_CHROMA_SUPPRESS

Bit 11: ISP_MOD_LA

Bit 12: ISP_MOD_MCE

Bit 13: ISP_MOD_SCE

Bit 14: ISP_MOD_CLF

Bit 15: ISP_MOD_WB

Bit 16: ISP_MOD_GAMMA

Bit 17: ISP_MOD_FOV

Bit 18: ISP_MOD_SCALER

Bit 19: ISP_MOD_BCC

Bit 20: ISP_MOD_CLAMP

Bit 21: ISP_MOD_FRAME_SKIP

Bit 22: ISP_MOD_STATS

Bit 23: ISP_MOD_COLOR_XFORM

Bit 24: ISP_MOD_COM

adb shell setprop persist.camera.stats.debug.mask 7

§7 = 0b111, 打开AEC/AWB/AF log

Bit 0: STATS_DEBUG_MASK_AEC_LOG

Bit 1: STATS_DEBUG_MASK_AWB_LOG

Bit 2: STATS_DEBUG_MASK_AF_LOG

Bit 3: STATS_DEBUG_MASK_ASD_LOG

Bit 4: STATS_DEBUG_MASK_AFD_LOG

MSM8916 Android 5.0 Camera log -HAL

adb shell setprop persist.camera.hal.debug 2

§表示HAL/mm-camera-interface/mm-jpeg-interfaceCDBG_HIGH() 和CDBG() log都会被打印. CDBG_ERROR() log总是被打印

adb shell setprop persist.camera.sensor.debug 2

§表示sensor module (mm-camera2/media-controller/modules/sensors)SERR() , SHIGH() 和SLOW() log都会被打印.

CPP-log

没有动态开关，需要修改mm-camera2/media-controller/modules/pproc-new/cpp/cpp_log.h里面定义的CPP_LOG_VERBOSE后重新编译

§CPP_LOG_VERBOSE = 0，只有CPP_ERR() log被打印

§CPP_LOG_VERBOSE = 1，CPP_ERR(), CPP_HIGH() log被打印

§CPP_LOG_VERBOSE = 2，CPP_ERR(), CPP_HIGH(), CPP_DBG() log被打印

§CPP_LOG_VERBOSE = 3，CPP_ERR(), CPP_HIGH(), CPP_DBG() , CPP_LOW() log都被打印

§默认CPP_LOG_VERBOSE = 1

adb shell setprop persist.camera.mct.debug 2

§表示MCT(mm-camera2/media-controller/mct)CDBG_ERROR(), CDBG_HIGH(), CDBG() 都会被打印

adb shell setprop persist.camera.stats.debug 2

§打开AEC ERR/HIGH/LOW log, 即AEC_ERR()/AEC_HIGH()/AEC_LOW() log会被打印

Bit 0-1: STATS_DEBUG_MASK_AEC_LOG

§Bit 2-3: STATS_DEBUG_MASK_AWB_LOG

§Bit 4-5: STATS_DEBUG_MASK_AF_LOG

§Bit 6-7: STATS_DEBUG_MASK_ASD_LOG

§Bit 8-9: STATS_DEBUG_MASK_AFD_LOG

§Bit 10-11: STATS_DEBUG_MASK_Q3A_LOG

§Bit 12-13: STATS_DEBUG_MASK_STATS_LOG

§Bit 14-15: STATS_DEBUG_MASK_IS_LOG

adb shell setprop persist.camera.global.debug 2

§表示HAL/Sensor/MCT/3A 所有ERROR/HIGH/LOW log都会被打印

Kernel log:

Sensor bring up and 常见问题的分析：

如果有高通lisence的同学也可以看看下面文档

参考文档：

80-NU323-2SC_D_Multimedia_Driver_Development_and_Bringup_Guide_-_Camera_Simplified_Chinese.pdf

80-NL239-33SC_D_Linux_Camera_Debugging_Guide_Simplified_Chinese.pdf

80-ND717-2BX_MSM8X10-MSM8X12_SOFTWARE_INTERFACE_FOR_OEMS.pdf

posted @ 2019-05-01 22:32 zzzxzzz 阅读(744) 评论(0) 编辑收藏举报

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