android摄像头(camera)之buffer管理

一，V4L2驱动申请buffer

视频应用可以通过两种方式从V4L2驱动申请buffer

1. V4L2_MEMORY_USERPTR方式， 顾名思义是用户空间指针的意思，应用层负责分配需要的内存空间，然后以指针的形式传递给V4L2驱动层，V4L2驱动会把capture的内容保存到指针所指的空间

一般来说，应用层需要确保这个内存空间物理上是连续的（IPU处理单元的需求），在android系统可以通过PMEM驱动来分配大块的连续物理内存。应用层在不需要的时候要负责释放申请的PMEM内存。

2. V4L2_MEMORY_MMAP方式，内存映射模式，应用调用VIDIOC_REQBUFS ioctl分配设备buffers，参数标识需要的数目和类型。这个ioctl也可以用来改变buffers的数据以及释放分配的内存，当然

这个内存空间一般也是连续的。在应用空间能够访问这些物理地址之前，必须调用mmap函数把这些物理空间映射为用户虚拟地址空间。

　　虚拟地址空间是通过munmap函数释放的； 而物理内存的释放是通过VIDIOC_REQBUFS来实现的(设置参数buf count为(0)），物理内存的释放是实现特定的，mx51 v4l2是在关闭设备时进行释放

的。所以二者都是申请连续的物理内存，只是申请和释放的方式不同

2.V4L2_MEMORY_USERPTR，qualcomm在android 4.1后使用ion方式分配内存，原来是使用pmem分配内存，先从hal层申请内存空间，然后给camera驱动用的。

二，camera的测试代码流程

1，打开设备

static int open_device(char *dev_name)

{

assert(dev_name);

int fd = -1;

fd = open(dev_name , O_RDWR);

if( -1 == fd ) {

MYLOGD("open %s fail: %s\n", dev_name, strerror (errno));

exit(EXIT_FAILURE);

}

MYLOGD("the fd of %s is %d ", dev_name, fd);

return fd;

}

2,初始化camera,设置camera输出图像的格式

static
int init_cam_device(int dev_fd)

{

int
ret = -1;

int
input_index;

//ret
= fimc_v4l2_querycap(dev_fd);

//assert(ret
== 0);

//获取到输入源通道

input_index
= cam_v4l2_enuminput(dev_fd);

assert(input_index
== 0);

ret
= cam_v4l2_s_input(dev_fd, input_index);

assert(ret
== 0);

MYLOGD("VIDIOC_S_FMT
start... dev_fd = %d\n", dev_fd);

ret
= cam_v4l2_s_format(dev_fd, IMAGE_HEIGHT, IMAGE_WIDTH,

V4L2_PIX_FMT_YUYV);

assert(ret
== 0);

ret
= cam_v4l2_g_fmt(dev_fd);

assert(ret
== 0);

init_cam_mmap(dev_fd);

return
1;

}

三,向内核申请buffer，并将buffer映射mmap到引用空间

1）数据结构

　　struct
buffer{

　　　  void *start; //mmap后的地址;

　　　  size_t length//大小;
　　}user_buffers[4];
//用于记录将内核buffer映射mmap到用户空间的地址和大小

2）申请4个buffer

　　camera_v4l2_reqbuf(dev_fd,
4);

3）查询申请到的buffer信息，比如每个buffer的其实位置和大小

　　camera_v4l2_querybuf(dev_fd,
&buf, buf_index);

4）将buffer映射到用户空间

　　user_buffers[buf_index].length
= buf.length;

　　user_buffers[buf_index].start
= mmap(NULL，
buf.length,PROT_READ
| PROT_WRITE /* required */ ,MAP_SHARED /*
recommended */ ,dev_fd, buf.m.offset);

　　注释：
NULL：
/*
start anywhere */

　　buf.length：buffer在内核的地址

　　buf.m.offset：内核中的buffer大小

5),将所有的buffer全部放到循环工作队列中，集中管理

　　for
(i = 0; i < max_buffers; ++i)
　　{
　　　　camera_v4l2_qbuf(dev_fd,
i);
　　}

6)，开始获取图像：

　　ioctl(dev_fd,
VIDIOC_STREAMON, &type);

7)，通过select来监控camera数据是否准备好

　　FD_ZERO
(&rd_set);
　　FD_SET (dev_fd, &rd_set);

　　ret
= select(maxfd + 1, &rd_set, NULL, NULL, NULL);

　　if(FD_ISSET(dev_fd,
&rd_set))//如果camera准备好，就可以去读数据了

　　　　read_frame(dev_fd)

8)，read_frame(dev_fd)的实现：

　　//select仅仅是知道有数据可以读了，但是在多个buffer中，

　　//不知道是哪个buffer准备好了，所以将准备好的buffer出队列，从而知道buffer的编号

　　int
index = camera_v4l2_dqbuf(dev_fd);

　　//将buffer中的yuv420数据转换成rgb565，

　　//因为lcd是没办法显示yuv的，所以需要将yuv转换成rgb565

　　yuyv_to_rgb(src_address,
data_buf);

　　//将转换好的rgb565数据方到framebuffer中去显示

　　show_rgb565_img(data_buf,
LCD_WIDTH, LCD_HEIGHT);

四，高通buffer管理使用代码流程

一，HAL->kernel 分配buffer
mm_stream_request_buf->//Mm_camera_stream.c (8953_dual_camera\src\hardware\qcom\camera\qcamera2\stack\mm-camera-interface\src)    
    ioctl(my_obj->fd, VIDIOC_REQBUFS, &bufreq);//向kernel发送IOCTL命令，请求分配buffer
{=================kernel===================<
        v4l_reqbufs->//V4l2-ioctl.c (8953_dual_camera\src\kernel\msm-3.18\drivers\media\v4l2-core)    
                                    //ops->vidioc_reqbufs(file, fh, p)
            camera_v4l2_reqbufs->//Camera.c (camera)    
                vb2_reqbufs->//Videobuf2-core.c (\8953_dual_camera\src\kernel\msm-3.18\drivers\media\v4l2-core)    
                    __reqbufs->//
                        __vb2_queue_alloc->
                            __vb2_buf_mem_alloc->//分配video buffer
                                                                     //最后通过mmap函数将buffer映射到用户空间
 =================kernel===================>
}
二，HAL->kernel 读取一帧数据
mm_stream_read_msm_frame->//Mm_camera_stream.c (8953_dual_camera\src\hardware\qcom\camera\qcamera2\stack\mm-camera-interface\src)    
    ioctl(my_obj->fd, VIDIOC_DQBUF, &vb);//向kernel发送IOCTL命令，向kernel读取一帧数据
                                                                             //kernel流程同【一】
 
三，HAL->kernel 向kernel buffer释放一个buffer，使kernel可以填充新的视频数据
mm_stream_qbuf->//Mm_camera_stream.c (8953_dual_camera\src\hardware\qcom\camera\qcamera2\stack\mm-camera-interface\src)    
     ioctl(my_obj->fd, VIDIOC_QBUF, &buffer);//向kernel发送IOCTL命令，向kernel释放buffer，让kernel可以填充新的视频数据
                                                                                     //kernel流程同【一】