MTK平台camera摄像头学习教程重点讲义资料.docx
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MTK平台camera摄像头学习教程重点讲义资料
Contents
一、
手机CAMERA的物理结构：
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-4-
二、
CAMERA的成像原理：
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-4-
三、
CAMERA常见的数据输出格式：
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-5-
四、
阅读CAMERA的规格书（以TRULY模组OV5647_RAW为例）：
...........................
-6-
五、
CAMERA的硬件原理图及引脚.....................................................................................
-7-
1、
电源部分：
....................................................................................................................
-7-
2、
SENSORINPUT部分：
...................................................................................................
-7-
3、SENSOROUTPUT部分：
...............................................................................................
-7-
4、I2C部分：
SCL，I2C时钟信号线和SDA，I2C数据信号线。
..................................
-7-
六、
MTK平台CAMERA驱动架构：
..................................................................................
-8-
七、
MTK平台CAMERA相关代码文件（以下代码均为MTK6575平台）：
....................
-9-
1、
CAMERASENSOR驱动相关文件....................................................................................
-9-
2、
SENSORID和一些枚举类型的定义.............................................................................
-9-
3、
SENSOR供电..................................................................................................................
-9-
4、
KERNELSPACE的SENSORLIST，IMGSENSOR模块注册...............................................
-9-
5、
USERSPACE的SENSORLIST，向用户空间提供支持的SENSORLIST.........................
-10-
6、
SENSOR效果调整的接口............................................................................................
-10-
八、
CAMERA模块驱动、设备与总线结构：
.....................................................................
-11-
A）
驱动的注册：
..................................................................................................................
-11-
B）
设备的注册：
..................................................................................................................
-11-
C）
总线的匹配：
..................................................................................................................
-12-
九、
CAMERA驱动工作流程：
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-13-
十、
CAMERA驱动添加、调试流程：
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CameraDriveranalysisintheplatformofMTK
PreliminaryInformation
一、手机Camera的物理结构：
FPC:
FlexiblePrintedCircuit可挠性印刷电路板
Sensor:
图象传感器
IR:
红外滤波片
Holder:
基座
Lens:
镜头
二、Camera的成像原理：
景物通过镜头（LENS）生成的光学图像投射到图像传感器（Sensor）表面上，然后转为模
拟的电信号，经过A/D（模数转换）转换后变为数字图像信号，再送到数字信号处理芯片
（DSP）中加工处理，再通过IO接口传输到CPU中处理，通过LCD就可以看到图像了。
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图像传感器（SENSOR）是一种半导体芯片，其表面包含有几十万到几百万的光电二极
管。
光电二极管受到光照射时，就会产生电荷。
目前的SENSOR类型有两种：
CCD（ChargeCoupleDevice），电荷耦合器件，它是目前高像素类sensor中比较成熟
的成像器件，是以一行为单位的电流信号。
CMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconductor），互补金属氧化物半导体。
CMOS
的信号是以点为单位的电荷信号，更为敏感，速度也更快，更为省电。
ISP的性能是决定影像流畅的关键，JPEGencoder的性能也是关键指标之一。
而JPEG
encoder又分为硬件JPEG压缩方式，和软件RGB压缩方式。
DSP控制芯片的作用是：
将感光芯片获取的数据及时快速地传到baseband中并刷新感
光芯片，因此控制芯片的好坏，直接决定画面品质（比如色彩饱和度、清晰度）与流畅度。
三、Camera常见的数据输出格式：
常见的数据输出格式有：
Rawdata格式、YUV格式、RGB格式。
RGB格式：
采用这种编码方法，每种颜色都可用三个变量来表示红色、绿色以及蓝色
的强度。
每一个像素有三原色R红色、G绿色、B蓝色组成。
YUV格式:
其中“Y”表示明亮度（Luminance或Luma）,就是灰阶值；而“U”和“V”表示色度
（Chrominance或Chroma）,是描述影像色彩及饱和度，用于指定像素的颜色。
RAWDATA格式:
是CCD或CMOS在将光信号转换为电信号时的电平高低的原始记录，单纯地将没有进行任何处理的图像数据，即摄像元件直接得到的电信号进行数字化处理
而得到的。
支持YUV/RGB格式的模组，一般会在模组上集成ISP（ImageSingleProcessor），经过
A/D转换过的原始数据经过ISP处理生成YUV标准格式传到BB。
一般来说，这种设计适用于低像素Camera的要求，会在主板上省去一个DSP，可降低成本。
在调试过程中，
YUV/RGB格式的摄像头，其所有参数都可在kernel层通过寄存器来控制。
调试一般由sensor
的原厂支持。
支持RawData格式的模组，由于感光区域的需求，不会再模组内集成ISP以最大程度的增大感光区域的面积，提高照片质量。
模组把原始的数字信号传给BB上的DSP进行处理，MTK自带的DSP一般包含ISP、JPEGencoder、和DSP控制芯片。
在调试的时候图像
的效果需要MTK在HAL层的参数进行支持。
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CameraDriveranalysisintheplatformofMTK
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四、阅读Camera的规格书（以Truly模组OV5647_Raw为例）：
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五、Camera的硬件原理图及引脚
（以W19S项目MainCameraOV5647为例）：
从上面可看出，连接Camera的30根Pin脚可大致分为以下几类：
1、电源部分：
a）VCAMD就是DVDD数字供电，主要给ISP供电，由于RAWDATA格式的sensor其ISP是在BB端，所以将其引脚将其NC。
从上面的规格书上可以看出DVDD是内部BB端供电。
模组已将其NC掉了；
b）VCAM_IO就是VDDIO数字IO电源主要给I2C部分供电；
c）VCAMA就是AVDD模拟供电，主要给感光区和ADC部分供电；
d）VCAM_AF是对Camera自动对焦马达的供电。
2、SensorInput部分：
a）Reset信号，用于复位、初始化。
b）Standby/PowerDown信号，用于进入待机模式，降低功耗。
c）Mclk，即MasterClock信号，是由BB端提供。
3、SensorOutPut部分：
a）Pclk，即PixelClock信号，由MCLK分频得到，作为外部时钟控制图像传输帧率
b）HSYNC，行同步信号，其上升沿表示新一列行图像数据的开始。
c）VSYNC，帧同步信号，其下降沿表示新的一帧图片的开始。
d）D0-D9一共10根数据线（8/10根等）；
4、I2C部分：
SCL，I2C时钟信号线和SDA，I2C数据信号线。
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六、MTK平台Camera驱动架构：
上图的架构相信大家都有了一定的了解，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（hal:
HardwareAbstractionLayer），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（hal）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（hal）调用一些参数来控制Camera的效果。
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七、MTK平台Camera相关代码文件（以下代码均为MTK6575平台）：
1、CameraSensor驱动相关文件
kernel-3.10/drivers/misc/mediatek/imgsensor/src/[platform]/
2、SensorID和一些枚举类型的定义
vendor/mediatek/proprietary/custom/common/kernel/imgsensor/inc/kd_imgsensor.h
3、Sensor供电
kernel-3.10/drivers/misc/mediatek/mach/[platform]/[project]/camera/camera/kd_camera_hw.c
4、KernelSpace的SensorList，imgsensor模块注册
kernel-3.10/drivers/misc/mediatek/imgsensor/src/[platform]/kd_sensorlist.h
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5、UserSpace的SensorList，向用户空间提供支持的SensorList
vendor/mediatek/proprietary/custom/[platform]/hal/D1（D2）/imgsensor_src/sensorlist.cpp
6、Sensor效果调整的接口
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八、Camera模块驱动、设备与总线结构：
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：
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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：
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九、Camera驱动工作流程：
下载Capture下载Preview
PowerOn参数为拍照
参数为预做准备览做准备
Power
Off
IIC
INIT
Reset
软件Reset
PDN
读ID
判断是否连
接到需要的
Sensor
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CameraPowerLDO，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。
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CameraDriveranalysisintheplatformofMTK
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staticstructplatform_driverg_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：
在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C
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