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基于Linux 3.0.8 Samsung FIMC(S5PV210) 的摄像头驱动框架解读
作者:咕唧咕唧liukun321
来自:http://blog.csdn.net/liukun321
FIMC这个名字应该是从S5P100开始出现的,在s5pv210里面的定义是摄像头接口,但是它同样具有图像数据颜色空间转换的作用。而exynos4412对它的定义看起来更清晰些,摄像头接口被定义为FIMC-LITE 。颜色空间转换的硬件结构被定义为FIMC-IS。不多说了,我们先来看看Linux3.0.8 三星的BSP包中与fimc驱动相关的文件。
上面的源码文件组成了整个fimc的驱动框架。通过.c文件的命名也大致可以猜测到FIMC的几个用途:
1、Capture ,Camera Interface 用于控制Camera,及m2m操作
2、Output,这个用途可以简单看成:只使用了FIMC的m2m功能,这里fimc实际上就成了一个带有颜色空间转换功能的高速DMA。
3、Overlay,比如Android 的Overlay就依赖了FIMC的这个功能,可以简单把它看作是个m2fb,当然实质上还是m2m。
清楚FIMC的大致用途了。再来说说,每个C文件在FIMC驱动框架中扮演了何种角色:
csis.c文件,用于MIPI 接口的摄像头设备,这里不多说什么了。
fimc_dev.c 是驱动中对FIMC硬件设备最高层的抽象,这在后面会详细介绍。
fimc_v4l2.c linux驱动中 ,将fimc 设备的功能操作接口(Capture,output,Overlay),用v4l2框架封装。在应用层用过摄像头设备,或在应用层使用FMIC设备完成过m2m操作的朋友应该都清楚,fimc经层层封装后最终暴露给用户空间的是v4l2 标准接口的设备文件 videoX。 这里面也引出了一个我们应该关注的问题:Fimc设备在软件层上是如何同摄像头设备关联的。
fimc_capture.c 实现对camera Interface 的控制操作,它实现的基础依赖硬件相关的摄像头驱动(eg.ov965X.c / ov5642.c 等)。 并且提供以下函数接口,由fimc_v4l2.c文件进一步封装
int fimc_g_parm(struct file *file, void*fh, struct v4l2_streamparm *a)
int fimc_s_parm(struct file *file, void*fh, struct v4l2_streamparm *a)
intfimc_queryctrl(struct file *file, void *fh, struct v4l2_queryctrl *qc)
intfimc_querymenu(struct file *file, void *fh, struct v4l2_querymenu *qm)
intfimc_enum_input(struct file *file, void *fh, struct v4l2_input *inp)
intfimc_g_input(struct file *file, void *fh, unsigned int *i)
intfimc_release_subdev(struct fimc_control *ctrl)
intfimc_s_input(struct file *file, void *fh, unsigned int i)
intfimc_enum_fmt_vid_capture(struct file *file, void *fh,struct v4l2_fmtdesc *f)
intfimc_g_fmt_vid_capture(struct file *file, void *fh, struct v4l2_format *f)
intfimc_s_fmt_vid_capture(struct file *file, void *fh, struct v4l2_format *f)
intfimc_try_fmt_vid_capture(struct file *file, void *fh, struct v4l2_format *f)
intfimc_reqbufs_capture(void *fh, struct v4l2_requestbuffers *b)
intfimc_querybuf_capture(void *fh, struct v4l2_buffer *b)
intfimc_g_ctrl_capture(void *fh, struct v4l2_control *c)
intfimc_s_ctrl_capture(void *fh, struct v4l2_control *c)
intfimc_s_ext_ctrls_capture(void *fh, struct v4l2_ext_controls *c)
intfimc_cropcap_capture(void *fh, struct v4l2_cropcap *a)
intfimc_g_crop_capture(void *fh, struct v4l2_crop *a)
intfimc_s_crop_capture(void *fh, struct v4l2_crop *a)
intfimc_start_capture(struct fimc_control *ctrl)
intfimc_stop_capture(struct fimc_control *ctrl)
intfimc_streamon_capture(void *fh)
intfimc_streamoff_capture(void *fh)
intfimc_qbuf_capture(void *fh, struct v4l2_buffer *b)
intfimc_dqbuf_capture(void *fh, struct v4l2_buffer *b)
fimc_output.c 实现fimc m2m操作,需要用FIMC实现硬件颜色空间转换的时候,这个文件里的函数就派上作用了,另外在fimc 用于Capture 和 overlay 过程本质上也包含m2m操作。因此除了提供功能函数接口,由fimc_v4l2.c文件进一步封装。另外还提供了一些功能函数供fimc_dev.c调用,比如用于设置一个m2m过程的srcAddr(源地址) 和 dstAddr(目的地址)。这部分接口太多就不贴出来了。
fimc_overlay.c 实现fimc overlay操作。同样提供函数接口,由fimc_v4l2.c文件进一步封装。
fimc_regs.c Fimc硬件相关操作,基本寄存器配置等。这个文件提供函数接口供fimc_capture.c、fimc_output.c、fimc_overlay.c调用。
通过刚才的分析,可以总结出下面的源码结构图:
好了,框架有了,再来看源码就轻松多了
接下来,先来看看FIMC设备的注册过程。以FIMC-0为例,说说/dev/video0 这个设备文件是怎么出来的。
先看几个关键结构:
首先是 s3c_platform_fimcfimc_plat_lsi;也就是抽象fimc模块的数据结构,fimc_plat_lsi还包含了一个.camera成员。该结构初始化如下
static struct s3c_platform_fimc fimc_plat_lsi = { .srclk_name = "mout_mpll", .clk_name = "sclk_fimc", .lclk_name = "fimc", .clk_rate = 166750000, #if defined(CONFIG_VIDEO_S5K4EA) .default_cam = CAMERA_CSI_C, #else #ifdef CAM_ITU_CH_A .default_cam = CAMERA_PAR_A, #else .default_cam = CAMERA_PAR_B, #endif #endif .camera = { #ifdef CONFIG_VIDEO_S5K4ECGX &s5k4ecgx, #endif #ifdef CONFIG_VIDEO_S5KA3DFX &s5ka3dfx, #endif #ifdef CONFIG_VIDEO_S5K4BA &s5k4ba, #endif #ifdef CONFIG_VIDEO_S5K4EA &s5k4ea, #endif #ifdef CONFIG_VIDEO_TVP5150 &tvp5150, #endif #ifdef CONFIG_VIDEO_OV9650 &ov9650, #endif }, .hw_ver = 0x43, };
可以看到在s3c_platform_fimc中有一个camera成员。这里重点看一下ov9650.展开ov9650
static struct s3c_platform_camera ov9650 = { #ifdef CAM_ITU_CH_A .id = CAMERA_PAR_A, #else .id = CAMERA_PAR_B, #endif .type = CAM_TYPE_ITU, .fmt = ITU_601_YCBCR422_8BIT, .order422 = CAM_ORDER422_8BIT_YCBYCR, .i2c_busnum = 0, .info = &ov9650_i2c_info, .pixelformat = V4L2_PIX_FMT_YUYV, .srclk_name = "mout_mpll", /* .srclk_name = "xusbxti", */ .clk_name = "sclk_cam1", .clk_rate = 40000000, .line_length = 1920, .width = 1280, .height = 1024, .window = { .left = 0, .top = 0, .width = 1280, .height = 1024, }, /* Polarity */ .inv_pclk = 1, .inv_vsync = 1, .inv_href = http://www.mamicode.com/0,>这个结构体,实现了对ov9650摄像头硬件结构的抽象。定义了摄像头的关键参数和基本特性。
因为fimc设备在linux3.0.8内核中作为一个平台设备加载,而上面提到的s3c_platform_fimcfimc_plat_lsi仅是fimc的抽象数据而非设备。这就需要将抽象fimc的结构体作为fimc platform_device 的一个私有数据。所以就有了下面的过程。s3c_platform_fimcfimc_plat_lsi 结构在板级设备初始化XXX_machine_init(void) 过程作为s3c_fimc0_set_platdata 的实参传入。之后fimc_plat_lsi就成为了fimc设备的platform_data。
s3c_fimc0_set_platdata(&fimc_plat_lsi); s3c_fimc1_set_platdata(&fimc_plat_lsi); s3c_fimc2_set_platdata(&fimc_plat_lsi);以s3c_fimc0_set_platdata为例展开
void __init s3c_fimc0_set_platdata(struct s3c_platform_fimc *pd) { struct s3c_platform_fimc *npd; if (!pd) pd = &default_fimc0_data; npd = kmemdup(pd, sizeof(struct s3c_platform_fimc), GFP_KERNEL); if (!npd) printk(KERN_ERR "%s: no memory for platform data\n", __func__); else { if (!npd->cfg_gpio) npd->cfg_gpio = s3c_fimc0_cfg_gpio; if (!npd->clk_on) npd->clk_on = s3c_fimc_clk_on; if (!npd->clk_off) npd->clk_off = s3c_fimc_clk_off; npd->hw_ver = 0x45; /* starting physical address of memory region */ npd->pmem_start = s5p_get_media_memory_bank(S5P_MDEV_FIMC0, 1); /* size of memory region */ npd->pmem_size = s5p_get_media_memsize_bank(S5P_MDEV_FIMC0, 1); s3c_device_fimc0.dev.platform_data = http://www.mamicode.com/npd;>最后一句是关键 s3c_device_fimc0.dev.platform_data = http://www.mamicode.com/npd;
看一下s3c_device_fimc0定义:
struct platform_device s3c_device_fimc0 = { .name = "s3c-fimc", .id = 0, .num_resources = ARRAY_SIZE(s3c_fimc0_resource), .resource = s3c_fimc0_resource, };
而fimc的抽象数据,则作为它的私有数据被包含进了s3c_device_fimc0这个结构中。到这里才完成了FIMC平台设备的最终定义。而这个平台设备的定义s3c_device_fimc0又被添加到了整个硬件平台的 platform_device 列表中,最终在XXX_machine_init(void) 函数中调用platform_add_devices(mini210_devices, ARRAY_SIZE(mini210_devices)); 完成所有platform_device 的注册:
static struct platform_device *mini210_devices[] __initdata = http://www.mamicode.com/{>platform_add_devices(mini210_devices, ARRAY_SIZE(mini210_devices));
platform_device 被加载后,等待与之匹配的platform_driver。若此时fimc driver 的驱动模块被加载。这个时候,fimc_dev.c文件里的static int __devinit fimc_probe(structplatform_device *pdev) 函数上场了。
static int __devinit fimc_probe(struct platform_device *pdev) { struct s3c_platform_fimc *pdata; struct fimc_control *ctrl; struct clk *srclk; int ret; if (!fimc_dev) { fimc_dev = kzalloc(sizeof(*fimc_dev), GFP_KERNEL); if (!fimc_dev) { dev_err(&pdev->dev, "%s: not enough memory\n", __func__); return -ENOMEM; } } ctrl = fimc_register_controller(pdev); if (!ctrl) { printk(KERN_ERR "%s: cannot register fimc\n", __func__); goto err_alloc; } pdata = http://www.mamicode.com/to_fimc_plat(&pdev->dev);>在fimc_probe函数中有这么一段
if(!fimc_dev->initialized) { ret = fimc_init_global(pdev); if (ret) goto err_v4l2; }这段代码执行过程:首先判断fimc是否已经被初始化完成(此时FIMC是忙状态的),如果没有被初始化,则执行fimc_init_global(pdev);函数,它的作用是先判断平台数据中是否初始化了摄像头结构(即前面提到的.camera成员),从平台数据中获得摄像头的时钟频率并将平台数据中内嵌的s3c_platform_camera结构数据保存到该驱动模块全局的fimc_dev中,感兴趣的朋友可以展开这个函数看一下,这里就不再贴出来了。
紧接着这段代码还执行了两个非常关键的过程:
ret= v4l2_device_register(&pdev->dev, &ctrl->v4l2_dev); if (ret) { fimc_err("%s: v4l2device register failed\n", __func__); goto err_fimc; }这个函数里的核心完成了对v4l2_dev->subdev链表头的初始化,并将ctrl->v4l2_dev关联到pdev->dev结构的私有数据的driver_data成员中(即完成了pdev->dev->p->driver_data= http://www.mamicode.com/ctrl->v4l2_dev; ),也就是实现了v4l2_dev向内核结构注册的过程。
ret= video_register_device(ctrl->vd, VFL_TYPE_GRABBER, ctrl->id); if (ret) { fimc_err("%s: cannotregister video driver\n", __func__); goto err_v4l2; } video_set_drvdata(ctrl->vd, ctrl); ret = device_create_file(&(pdev->dev),&dev_attr_log_level);上面的过程完成了对video_device 设备的注册,并且在sys 目录下生成了对应的属性文件。如果系统中移植有mdev,将会生成对应设备节点/dev/videoX。
其实到目前为止,只完成了fimc设备主要数据结构的初始化和注册,几乎没有操作fimc或摄像头的硬件寄存器。也没有完成FIMC驱动和摄像头的驱动模块的软件关联。我们是如何做到仅操作fimc的设备节点/dev/videoX就能控制摄像头设备的效果呢?下回分解吧。。。