Android Camera Architecture (Android Camera架构)
1、Camera成像原理介绍
Camera工作流程图
Camera的成像原理可以简单概括如下：
景物(SCENE)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DISPLAY就可以看到图像了。
电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体（CMOS）接收光学镜头传递来的影像，经模/数转换器(A/D)转换成数字信号，经过编码后存储。
流程如下：
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
数码相机的光学镜头与传统相机相同，将影像聚到感光器件上，即(光)电荷耦合器件(CCD) 。CCD替代了传统相机中的感光胶片的位置，其功能是将光信号转换成电信号，与电视摄像相同。
CCD是半导体器件，是数码相机的核心，其内含器件的单元数量决定了数码相机的成像质量——像素，单元越多，即像素数高，成像质量越好，通常情况下像素的高低代表了数码相机的档次和技术指标。
2、Android Camera框架
Android的Camera子系统提供一个拍照和录制视频的框架。
它将Camera的上层应用与Application Framework、用户库串接起来，而正是这个用户库来与Camera的硬件层通信，从而实现操作camera硬件。
3、Android Camera的代码结构
Android的Camera代码主要在以下的目录中：
Camera的JAVA部分
packages/apps/Camera/。其中Camera.java是主要实现的文件。这部分内容编译成为目标是Camera.apk
com.android.camera这个包，几个主要的类文件如下：
PhotoViewer：GalleryPicker.java（所有图片集）--->ImageGallery.java（某个Folder下图片列表）--->ViewImage.java（看某张具体图片）
VideoPlayer：GalleryPicker.java（所有视频集） --->MovieView.java（看某一个视频）
Camera：Camera.java（Camera取景及拍照）
VideoCamera：VideoCamera.java（VideoCamera取景及摄像）
Camera的framework供上层应用调用的部分
base/core/java/android/hardware/Camera.java
这部分目标是framework.jar
Camera的JNI部分
frameworks/base/core/jni/android_hardware_Camera.cpp
这部分内容编译成为目标是libandroid_runtime.so。
Camera UI库部分
frameworks/base/libs/ui/camera
这部分的内容被编译成库libcamera_client.so。
Camera服务部分
frameworks/base/camera/libcameraservice/
这部分内容被编译成库libcameraservice.so。
Camera HAL层部分
hardware/msm7k/libcamera
或
vendor/qcom/android-open/libcamera2
为了实现一个具体功能的Camera，在HAL层需要一个硬件相关的Camera库（例如通过调用video for linux驱动程序和Jpeg编码程序实现或者直接用各个chip厂商实现的私有库来实现，比如Qualcomm实现的libcamera.so和libqcamera.so），实现CameraHardwareInterface规定的接口，来调用相关的库，驱动相关的driver，实现对camera硬件的操作。这个库将被Camera的服务库libcameraservice.so调用。
高通Android平台硬件调试之Camera
高通android平台上调试2款camera sensor，一款是OV的5M YUV sensor，支持jpeg out，同时也支持AF，调试比较比较简单，因为别的项目已经在使用了，只是把相关的驱动移植过来就好；另一款是Samsung的一款比较新的3M YUV FF sensor，在最新项目中要使用的，本文以调试该sensor为例，从底层驱动的角度分享一下高通android平台下调试camera的经验，而对于高通平台camera部分的架构以及原理不做过多的介绍。
一、准备工作
从项目中看，在硬件（板子）ready前，软件部分是要准备好的。单独从底层驱动来看，软件部分可以分为2个部分，一个是高通平台相关的，再一个就是sensor部分的，通常的做法就是把sensor相关的设定移植到高通平台的框架之中。这样就需要先拿到sensor的spec以及厂商提供的sensor register setting file。Spec的用途是清楚高通平台和sensor通讯（读写寄存器）的时序以及相关参数设定；而厂商提供的setting file则是在使用camera各个功能（preview、snapshot...）时候需要写入到sensor中的.
本项目中，高通平台为MSM7X27，camera为Samsung 5CA。从spec中知道，该sensor的I2C ID为0x78，I2C的通信采用双字节方式，另外也弄清楚了读写sensor寄存器的规则，从调试角度看这些基本上够用了。另外厂商提供的setting file，其实就是寄存器列表，告诉我们再什么时候将哪些寄存器写入什么值，通常是一个寄存器地址再加上一个寄存器的值，不过Samsung提供的是PC上调试使用的文本，需要自己转换成c语言中的二维数组。从文件中看，寄存器数据可以分为几个部分：初始化、IQ设定（tuning相关）、clk设定、preview设定、snapshot设定，基本上有这几个就够了，其他的比如调节亮度啦、设定特殊效果啦、设置白平衡啦等等都可以自己通过spec来完成。
Sensor部分的东西搞定后，接下来就是修改高通camera部分的驱动了，主要有：
Kernal部分：
1、检查Sensor的电源配置，并修改软件中的设定。本项目中使用2.8/1.8/1.5共3个电源。
2、检查并修改sensor reset设置。注意reset的时间设定，务必和spec中一致，否则会导致sensor无法工作。
3、修改I2C驱动，使用双字节读写的接口，并完成读取sensor ID的接口。这个用来检验I2C通讯是否OK
4、导入寄存器设定，分别在初始化、preview、snapshot等几个部分写入对应的寄存器值。
注意：reset以及写寄存器部分一定要按照spec的规定加入一些delay，否则会导致sensor工作异常
User空间部分：
这个部分主要是根据硬件的规格来配置VFE，如sensor输出数据的格式，接口方式、分辨率大小、同步信号模式等，比较简单，但一定要检查仔细，任何一个地方不对都会导致调试失败。
到这里为止，软件部分的准备已经告一段落了。
二、调试环境准备（板子出来了，但sensor sample还没到位）
首先，测试点的准备。
调试前就需要想好，如果sensor无法工作，要怎么去debug，这就需要去测量一些信号，比如power、reset、I2C、M/P CLK、H/V同步信号、数据信号等，要确保这些信号都可以测量到。
其次要选择软件的调试环境，这里选择在ADB环境中执行高通的mm-qcamera-test程序来调试，相关的trace都可以打印出来。
这样就万事俱备，只欠sensor了。