Android 高通Camx架构学习 - 第1章

2024-01-06 12:15:22

关于高通Camx架构介绍的文章目前还是凤毛麟角，我会尽自己能力尽可能讲多点，讲的通俗明白点~

这篇文章分下面几点来展开：

1）Camx整体架构图；

2）Camx基本组件及其概念；

3）Camx代码目录结构;

一、Camx整体架构图

目前Android主流的机型,采用高通芯片的，使用的基本都是camx架构。

之前旧的架构叫做mm-camera，camx架构和之前架构的主要区别是芯片接口层的代码从hardware/qcom迁移到 vendor/qcom/proprietary/下面。

我们先来看下camx整体的架构图：

从上图我们可以看到，在hal层，高通是结合自己的芯片硬件，添加了一层逻辑，这层逻辑高通内部命名为camx架构。

下面我们来看下高通camx架构上，camera数据流向大体上是怎样的？

从上图我们可以清晰的看到，Camera数据从sensor出来，首先会经过IFE,然后分预览/视频和拍照2种情况。如果是预览或者录像，是先经过IPE处理，最后输出到显示。如果是拍照，则是先经过BSP处理，然后再经过JPEG编码器,最后保存为图片输出。
IFE、IPE、BPS、JPEG,它们表示的是芯片内部的一个硬件处理单元，数据在这些单元内部的处理还是比较复杂的，在不同的处理单元里面，会进行一些复杂的算法处理，这里大家先有个认识，有个基本概念。

IFE：图像前端
IPE：图像处理引擎
BPS：Bayer 处理区段复制代码

二、Camx基本组件及其概念

一个架构总是由一些基本组件构成的，接下来我们来了解下构成camx架构的基本组件有那些。

1) UseCase

A set of streams configured by the client combined with a set of static
properties specifying the processing of those streams
(由客户端配置的一组流，这组流是有着一系列静态属性相结合描述的流。)

See  createCaptureSession in the Android CameraDevice documentation复制代码

See createCaptureSession in the Android CameraDevice

那我们结合下面这段代码来好好理解下。

熟悉Camera2 API的小伙伴（不熟悉也没关系，我会讲的明白点）应该知道，下面的这段代码，是把预览的surface和录像的surface都设进去，然后去创建session，就是表示我预览和录像都需要拿到camera数据。假设我预览设置的size是1080 x 720，录像是1080p的，那这个1080 x 720预览+1080p录像就是一个usecase（用例）。其它类推。

//UseCase: 预览+录像
List<Surface> surfaces = new ArrayList<>();

if(previewSurface != null && previewSurface.isValid()){
  surfaces.add(previewSurface);
  mPreviewBuilder.addTarget(previewSurface);
}

if(mMediaRecorder != null && mMediaRecorderSurface != null 
      && mMediaRecorderSurface.isValid()){
  surfaces.add(mMediaRecorderSurface);
  mPreviewBuilder.addTarget(mMediaRecorderSurface);
}

mCameraDevice.createCaptureSession(surfaces,...,...);复制代码

UseCase在camx中很有很多衍生类，这是camx针对不同的stream来建立不同的usecase对象，用来管理选择feature，并且创建 pipeline以及session。

2)Feature

代表一个特定的功能。高通上的feature有HDR(高动态范围)、SuperNight（超级夜景）、MFNR（多帧降噪）等等,usecase选择相应的feature，然后关联一组pipeline，上层下发request请求，hal层会根据request去选择对应的feature。

3）Node

Node是单个具有独立处理功能的抽象模块，可以是软件单元也可以是硬件单元。Node是camx中非常重要的一个父类，是处理camera 请求的一个中间节点，用于处理pipeline下发的请求。

Node 节点在camx chi架构中至关重要，数据的处理都是通过封装好的Node节点来进行的。

4) pipeline

一连串node的集合。pipeline提供单一特定功能的所有资源集合，维护着所有硬件资源以及数据的流转。

5）session

若干个有关联的pipeline的集合，用于管理pipeline的抽象控制单元，其中至少包含一个pipeline，并控制着所有的硬件资源，管控着每个pipeline内部的request流转以及数据的输入输出。

6）Link

定义不同的Port的连接端口（输入端口和输出端口）。

7) Port

作为Node的输入输出端口，使用SrcPort以及DstPort结构定义XML文件。

8)Topologies

A topology is a directed acyclic graph (DAG) specifying an instantiation of 
a use case
(拓扑是一个指定用例实例化的有向无环图(DAG))

XML definition of use cases and associated topologies

For CamX, this graph defines the HW, SW, and non-Qualcomm processing nodes, 
and the data flow between the nodes复制代码

组件之间的关系

最后来总结下各个基本组件之间的关系。上层根据需求，config对应的stream下来，下面会根据申请的stream来选择对应的usecase，usecase选择完成后，又会去选择需要的feature，然后不同的feature会去关联对应的pipeline。我们知道pipeline是由一系列node组成的，那最终上层config的stream，就会交由各个node去处理。

三、代码目录结构

camx的代码是在vendor/qcom/proprietary/目录下，分camx和chi-cdk俩大目录。

1）CamX中的目录

core分为hal与chi目录：存放CamX的核心实现模块

hal/：实现hal3接口的hal/目录
chi/：负责CHI进行交互的chi/目录

hwl/：存放自身算法具有独立运算能力的硬件node---受到csl管理
swl/：存放并不具有独立运算能力，必须依靠CPU才能实现的node
csl/：负责camx与camera driver的通讯模块，
      为camx提供了统一的Camera driver控制接口复制代码

2) chi-cdk中的目录

core/：存放CHI实现的核心模块，负责与Camx进行交互并且实现了CHI的总体框架
以及业务处理。

oem/qcom/topolog/:存放用户自定义的Usecase xml配置信息
oem/qcom/node/:存放用户自定义功能的node
oem/qcom/module/:存放不同的sensor的配置文件，在初始化sensor时候需要用到。
oem/qcom/tuning/:存放不同场景下的效果参数的配置文件。
oem/qcom/sensor/:存放不同sensor的只有信息以及寄存器配置参数
oem/qcom/actuator/:存放不同对焦模块的配置信息。
oem/qcom/ois/:存放防抖模块的配置信息。
oem/qcom/flash/:存放闪光灯模块的配置信息。
oem/qcom/eeprom/:存放eeprom外部存储模块的配置信息。
oem/qcom/fd/:存放人脸识别模块的配置信息。 
复制代码

*本人从事Android Camera相关开发已有5年，

*目前在深圳上班，

*欢迎关注我的微信公众号 小驰笔记

*希望和更多的小伙伴一起交流学习~

-------- 2021.03.27 深圳 23:54

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