深入理解Camera 硬件抽象層

和你一起終身學(xué)習(xí)，這里是程序員Android

經(jīng)典好文推薦，通過閱讀本文，您將收獲以下知識(shí)點(diǎn):

一、概覽
二、Camera HIDL 接口
三、Camera Provider 主程序
四、Camera HAL3 接口

一、概覽

始于谷歌的Treble開源項(xiàng)目，基于接口與實(shí)現(xiàn)的分離的設(shè)計(jì)原則，谷歌加入了Camera Provider這一抽象層，該層作為一個(gè)獨(dú)立進(jìn)程存在于整個(gè)系統(tǒng)中，并且通過HIDL這一自定義語言成功地將Camera Hal Module從Camera Service中解耦出來，承擔(dān)起了對(duì)Camera HAL的封裝工作，縱觀整個(gè)Android系統(tǒng)，對(duì)于Camera Provider而言，對(duì)上是通過HIDL接口負(fù)責(zé)與Camera Service的跨進(jìn)程通信，對(duì)下通過標(biāo)準(zhǔn)的HAL3接口下發(fā)針對(duì)Camera的實(shí)際操作，這儼然是一個(gè)中央樞紐般的調(diào)配中心的角色，而事實(shí)上正是如此，由此看來，對(duì)Camera Provider的梳理變得尤為重要，接下來就以我個(gè)人理解出發(fā)來簡(jiǎn)單介紹下Camera Provider。

Camera Provider通過提供標(biāo)準(zhǔn)的HIDL接口給Camera Service進(jìn)行調(diào)用，保持與Service的正常通信，其中谷歌將HIDL接口的定義直接暴露給平臺(tái)廠商進(jìn)行自定義實(shí)現(xiàn)，其中為了極大地減輕并降低開發(fā)者的工作量和開發(fā)難度，谷歌很好地封裝了其跨進(jìn)程實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，同樣地，Camera Provider通過標(biāo)準(zhǔn)的HAL3接口，向下控制著具體的Camera HAL Module，而這個(gè)接口依然交由平臺(tái)廠商負(fù)責(zé)去實(shí)現(xiàn)，而進(jìn)程內(nèi)部則通過簡(jiǎn)單的函數(shù)調(diào)用，將HIDL接口與HAL3接口完美的銜接起來，由此構(gòu)成了Provider整體架構(gòu)。

image

由圖中可以看出Camera Provider進(jìn)程由兩部分組成，一是運(yùn)行在系統(tǒng)中的主程序通過提供了標(biāo)準(zhǔn)的HIDL接口保持了與Camera Service的跨進(jìn)程通訊，二是為了進(jìn)一步擴(kuò)展其功能，通過dlopen方式加載了一系列So庫，而其中就包括了實(shí)現(xiàn)了Camera HAL3接口的So庫，而HAL3接口主要定義了主要用于實(shí)現(xiàn)圖像控制的功能，其實(shí)現(xiàn)主要交由平臺(tái)廠商或者開發(fā)者來完成，所以Camera HAL3 So庫的實(shí)現(xiàn)各式各樣，在高通平臺(tái)上，這里的實(shí)現(xiàn)就是我們本文重點(diǎn)需要分析的CamX-CHI框架。

在開始梳理CamX-CHI之前，不防先從上到下，以接口為主線簡(jiǎn)單梳理下Camera Provider的各個(gè)部分:

二、Camera HIDL 接口

首先需要明確一個(gè)概念，就是HIDL是一種自定義語言，其核心是接口的定義，而谷歌為了使開發(fā)者將注意力落在接口的定義上而不是機(jī)制的實(shí)現(xiàn)上，主動(dòng)封裝了HIDL機(jī)制的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，開發(fā)者只需要通過*.hal文件定義接口，填充接口內(nèi)部實(shí)際的實(shí)現(xiàn)即可，接下來來看下具體定義的幾個(gè)主要接口：

在這里插入圖片描述

因?yàn)镠IDL機(jī)制本身是跨進(jìn)程通訊的，所以Camera Service本身通過HIDL接口獲取的對(duì)象都會(huì)有Bn端和Bp端，分別代表了Binder兩端，接下來為了方便理解，我們都省略掉Bn/Bp說法,直接用具體接口類代表，忽略跨進(jìn)程兩端的區(qū)別。
ICameraProvider.hal源碼如下：

package android.hardware.camera.provider@2.4;

import ICameraProviderCallback;
import android.hardware.camera.common@1.0::types;
import android.hardware.camera.device@1.0::ICameraDevice;
import android.hardware.camera.device@3.2::ICameraDevice;

interface ICameraProvider {

    setCallback(ICameraProviderCallback callback) generates (Status status);

    getVendorTags() generates (Status status, vec<VendorTagSection> sections);

    getCameraIdList() generates (Status status, vec<string> cameraDeviceNames);

    isSetTorchModeSupported() generates (Status status, bool support);

    getCameraDeviceInterface_V1_x(string cameraDeviceName) generates (Status status, android.hardware.camera.device@1.0::ICameraDevice device);

    getCameraDeviceInterface_V3_x(string cameraDeviceName) generates (Status status, android.hardware.camera.device@3.2::ICameraDevice device);
};

該文件中定義了ICameraProvider接口類，由CameraProvider繼承并實(shí)現(xiàn)，在Camera Provider啟動(dòng)的時(shí)候被實(shí)例化，主要接口如下：

• getCameraDeviceInterface_V3_x: 該方法主要用于Camera Service獲取ICameraDevice，通過該對(duì)象可以控制Camera 設(shè)備的諸如配置數(shù)據(jù)流、下發(fā)request等具體行為。

• setCallback：將Camera Service 實(shí)現(xiàn)的ICameraProviderCallback傳入Camera Provider，一旦Provider有事件產(chǎn)生時(shí)便可以通過該對(duì)象通知Camera Service。

ICameraProviderCallback.hal源碼如下：

package android.hardware.camera.provider@2.4;

import android.hardware.camera.common@1.0::types;

interface ICameraProviderCallback {

    cameraDeviceStatusChange(string cameraDeviceName, CameraDeviceStatus newStatus);

    torchModeStatusChange(string cameraDeviceName, TorchModeStatus newStatus);
};

該文件中定義了ICameraProviderCallback回調(diào)接口類，該接口由Camera Service 中的CameraProviderManager::ProviderInfo繼承并實(shí)現(xiàn)，在Camera Service 啟動(dòng)的時(shí)候被實(shí)例化，通過調(diào)用ICameraProvider::setCallback接口注冊(cè)到Camera Provider中，其主要接口如下：

• cameraDeviceStatusChange：將Camera 設(shè)備狀態(tài)上傳至Camera Service，狀態(tài)由CameraDeviceStatus定義

ICameraDevice.hal源碼如下：

package android.hardware.camera.device@3.2;

import android.hardware.camera.common@1.0::types;
import ICameraDeviceSession;
import ICameraDeviceCallback;

interface ICameraDevice {

    getResourceCost() generates (Status status, CameraResourceCost resourceCost);

    getCameraCharacteristics() generates (Status status, CameraMetadata cameraCharacteristics);

    setTorchMode(TorchMode mode) generates (Status status);

    open(ICameraDeviceCallback callback) generates (Status status, ICameraDeviceSession session);

    dumpState(handle fd);
 };

該文件中定義了ICameraDevice接口類，由CameraDevice::TrampolineDeviceInterface_3_2實(shí)現(xiàn)，其主要接口如下:

• open：用于創(chuàng)建一個(gè)Camera設(shè)備，并且將Camera Service中繼承ICameraDeviceCallback并實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)接口的Camera3Device作為參數(shù)傳入Provider中，供Provider上傳事件或者圖像數(shù)據(jù)。

• getCameraCharacteristics：用于獲取Camera設(shè)備的屬性。

ICameraDeviceCallback.hal源碼如下：

package android.hardware.camera.device@3.2;

import android.hardware.camera.common@1.0::types;

interface ICameraDeviceCallback {
    processCaptureResult(vec<CaptureResult> results);
    notify(vec<NotifyMsg> msgs);
};

該文件中定義了ICameraDeviceCallback接口類，由Camera Service中的Camera3Device繼承并實(shí)現(xiàn)，通過調(diào)用ICameraDevice::open方法注冊(cè)到Provider中，其主要接口如下：

• processCaptureResult_3_4: 一旦有圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生會(huì)通過調(diào)用該方法將數(shù)據(jù)以及meta data上傳至Camera Service。

• notify: 通過該方法上傳事件至Camera Service中，比如shutter事件等。

ICameraDeviceSession.hal源碼如下：

package android.hardware.camera.device@3.2;

import android.hardware.camera.common@1.0::types;

interface ICameraDeviceSession {

    constructDefaultRequestSettings(RequestTemplate type) generates (Status status, CameraMetadata requestTemplate);

    configureStreams(StreamConfiguration requestedConfiguration) generates (Status status, HalStreamConfiguration halConfiguration);

    processCaptureRequest(vec<CaptureRequest> requests, vec<BufferCache> cachesToRemove) generates (Status status, uint32_t numRequestProcessed);

    getCaptureRequestMetadataQueue() generates (fmq_sync<uint8_t> queue);

    getCaptureResultMetadataQueue() generates (fmq_sync<uint8_t> queue);

    flush() generates (Status status); close();
};

該文件中定義了ICameraDeviceSession接口類，由CameraDeviceSession::TrampolineSessionInterface_3_2繼承并實(shí)現(xiàn)，其主要接口如下：

• constructDefaultRequestSettings：用于創(chuàng)建默認(rèn)的Request配置項(xiàng)。

• configureStreams_3_5：用于配置數(shù)據(jù)流，其中包括了output buffer/Surface/圖像格式大小等屬性。

• processCaptureRequest_3_4：下發(fā)request到Provider中，一個(gè)request對(duì)應(yīng)著一次圖像需求。

• close: 關(guān)閉當(dāng)前會(huì)話。

三 、Camera Provider 主程序

接下來進(jìn)入到Provider內(nèi)部去看看，整個(gè)進(jìn)程是如何運(yùn)轉(zhuǎn)的，以下圖為例進(jìn)行分析:

在這里插入圖片描述

在系統(tǒng)初始化的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)去運(yùn)行[email protected]_64程序啟動(dòng)Provider進(jìn)程，并加入HW Service Manager中接受統(tǒng)一管理，在該過程中實(shí)例化了一個(gè)LegacyCameraProviderImpl_2_4對(duì)象，并在其構(gòu)造函數(shù)中通過hw_get_module標(biāo)準(zhǔn)方法獲取HAL的camera_module_t結(jié)構(gòu)體,并將其存入CameraModule對(duì)象中，之后通過調(diào)用該camera_modult_t結(jié)構(gòu)體的init方法初始化HAL Module，緊接著調(diào)用其get_number_of_camera方法獲取當(dāng)前HAL支持的Camera數(shù)量，最后通過調(diào)用其set_callbacks方法將LegcyCameraProviderImpl_2_4（LegcyCameraProviderImpl_2_4繼承了camera_modult_callback_t）作為參數(shù)傳入CamX-CHI中，接受來自CamX-CHI中的數(shù)據(jù)以及事件，當(dāng)這一系列動(dòng)作完成了之后，Camera Provider進(jìn)程便一直便存在于系統(tǒng)中，監(jiān)聽著來自Camera Service的調(diào)用。

在這里插入圖片描述

接下來以上圖為例簡(jiǎn)單介紹下Provider中幾個(gè)重要流程：

• Camera Service通過調(diào)用ICameraProvider的getCameraDeviceInterface_v3_x接口獲取ICameraDevice，在此過程中，Provider會(huì)去實(shí)例化一個(gè)CameraDevice對(duì)象，并且將之前存有camera_modult_t結(jié)構(gòu)體的CameraModule對(duì)象傳入CameraDevice中，這樣就可以在CameraDevice內(nèi)部通過CameraModule訪問到camera_module_t的相關(guān)資源，然后將CameraDevice內(nèi)部類TrampolineDeviceInterface_3_2（該類繼承并實(shí)現(xiàn)了ICameraDevice接口）返回給Camera Service。

• Camera Service通過之前獲取的ICameraDevice，調(diào)用其open方法來打開Camera設(shè)備，接著在Provider中會(huì)去調(diào)用CameraDevice對(duì)象的open方法，在該方法內(nèi)部會(huì)去調(diào)用camera_module_t結(jié)構(gòu)體的open方法，從而獲取到HAL部分的camera3_device_t結(jié)構(gòu)體，緊接著Provider會(huì)實(shí)例化一個(gè)CameraDeviceSession對(duì)象，并且將剛才獲取到的camera3_device_t結(jié)構(gòu)體以參數(shù)的方式傳入CameraDeviceSession中，在CameraDeviceSession的構(gòu)造方法中又會(huì)調(diào)用CameraDeviceSession的initialize方法，在該方法內(nèi)部又會(huì)去調(diào)用camera3_device_t結(jié)構(gòu)體的ops內(nèi)的initialize方法開始HAL部分的初始化工作，最后CameraDeviceSession對(duì)象被作為camera3_callback_ops的實(shí)現(xiàn)傳入HAL，接收來自HAL的數(shù)據(jù)或者具體事件，當(dāng)一切動(dòng)作都完成后，Provider會(huì)將CameraDeviceSession::TrampolineSessionInterface_3_2（該類繼承并實(shí)現(xiàn)了ICameraDeviceSession接口）對(duì)象通過HIDL回調(diào)的方法返回給Camera Service中。

• Camera Service通過調(diào)用ICameraDevcieSession的configureStreams_3_5接口進(jìn)行數(shù)據(jù)流的配置，在Provider中，最終會(huì)通過調(diào)用之前獲取的camera3_device_t結(jié)構(gòu)體內(nèi)ops的configure_streams方法下發(fā)到HAL中進(jìn)行處理。

• Camera Service通過調(diào)用ICameraDevcieSession的processCaptureRequest_3_4接口下發(fā)request請(qǐng)求到Provider中，在Provider中，最終依然會(huì)通過調(diào)用獲取的camera3_device_t結(jié)構(gòu)體內(nèi)ops中的process_capture_request方法將此次請(qǐng)求下發(fā)到HAL中進(jìn)行處理。

從整個(gè)流程不難看出，這幾個(gè)接口最終對(duì)應(yīng)的是HAL3的接口，并且Provider并沒有經(jīng)過太多復(fù)雜的額外的處理。

四、Camera HAL3 接口

HAL硬件抽象層(Hardware Abstraction Layer)，是谷歌開發(fā)的用于屏蔽底層硬件抽象出來的一個(gè)軟件層， 每一個(gè)平臺(tái)廠商可以將不開源的代碼封裝在這一層，僅僅提供二進(jìn)制文件。
該層定義了自己的一套通用標(biāo)準(zhǔn)接口，平臺(tái)廠商務(wù)必按照以下規(guī)則定義自己的Module:

• 每一個(gè)硬件模塊都通過hw_module_t來描述，具有固定的名字HMI

• 每一個(gè)硬件模塊都必須實(shí)現(xiàn)hw_module_t里面的open方法，用于打開硬件設(shè)備，并返回對(duì)應(yīng)的操作接口集合

• 硬件的操作接口集合使用hw_device_t 來描述，并可以通過自定義一個(gè)更大的包含hw_device_t的結(jié)構(gòu)體來拓展硬件操作集合

其中代表硬件模塊的是hw_module_t，對(duì)應(yīng)的設(shè)備是通過hw_device_t來描述，這兩者的定義如下：
hw_module_t/hw_device_t源碼如下：

typedef struct hw_module_t {
    uint32_t tag; //HMI
    struct hw_module_methods_t* methods;
} hw_module_t;

typedef struct hw_module_methods_t {
    int (*open)(const struct hw_module_t* module, const char* id, struct hw_device_t** device);
} hw_module_methods_t;

typedef struct hw_device_t {
    struct hw_module_t* module;
    int (*close)(struct hw_device_t* device);
} hw_device_t;

從上面的定義可以看出，主要是通過hw_module_t 代表了模塊，通過其open方法用來打開一個(gè)設(shè)備，而該設(shè)備是用hw_device_t來表示，其中除了用來關(guān)閉設(shè)備的close方法外，并無其它方法，由此可見谷歌定義的HAL接口，并不能滿足絕大部分HAL模塊的需要，所以谷歌想出了一個(gè)比較好的解決方式，那便是將這兩個(gè)基本結(jié)構(gòu)嵌入到更大的結(jié)構(gòu)體內(nèi)部，同時(shí)在更大的結(jié)構(gòu)內(nèi)部定義了各自模塊特有的方法，用于實(shí)現(xiàn)模塊的功能，這樣，一來對(duì)上保持了HAL的統(tǒng)一規(guī)范，二來也擴(kuò)展了模塊的功能。

基于上面的方式，谷歌便針對(duì)Camera 提出了HAL3接口，其中主要包括了用于代表一系列操作主體的結(jié)構(gòu)體以及具體操作函數(shù)，接下來我們分別進(jìn)行詳細(xì)介紹：

1. 核心結(jié)構(gòu)體解析

HAL3中主要定義了camera_module_t/camera3_device_t/camera3_stream_configuration/camera3_stream以及camera3_stream_buffer幾個(gè)主要結(jié)構(gòu)體。

其中camera_module_t以及camera3_device_t代碼定義如下：

typedef struct camera_module {
    hw_module_t common;
    int (*get_number_of_cameras)(void);
    int (*get_camera_info)(int camera_id, struct camera_info *info);
    nt (*set_callbacks)(const camera_module_callbacks_t *callbacks);
    void (*get_vendor_tag_ops)(vendor_tag_ops_t* ops);
    int (*open_legacy)(const struct hw_module_t* module, const char* id, uint32_t halVersion, struct hw_device_t** device);
    int (*set_torch_mode)(const char* camera_id, bool enabled);
    int (*init)();
    int (*get_physical_camera_info)(int physical_camera_id, int (*is_stream_combination_supported)(int camera_id,const camera_stream_combination_t *streams);
    int (*is_stream_combination_supported)(int camera_id, const camera_stream_combination_t *streams);
    void (*notify_device_state_change)(uint64_t deviceState);
} camera_module_t;

typedef struct camera3_device {
    hw_device_t common;
    camera3_device_ops_t *ops; //拓展接口，Camera HAL3定義的標(biāo)準(zhǔn)接口
    void *priv;
} camera3_device_t;

由定義不難發(fā)現(xiàn)，camera_module_t包含了hw_module_t，主要用于表示Camera模塊，其中定義了諸如get_number_of_cameras以及set_callbacks等擴(kuò)展方法，而camera3_device_t包含了hw_device_t，主要用來表示Camera設(shè)備，其中定義了camera3_device_ops操作方法集合，用來實(shí)現(xiàn)正常獲取圖像數(shù)據(jù)以及控制Camera的功能。

結(jié)構(gòu)體camera3_stream_configuration代碼定義如下：

typedef struct camera3_stream_configuration {
    uint32_t num_streams;
    camera3_stream_t **streams;
    uint32_t operation_mode;
    const camera_metadata_t *session_parameters;
} camera3_stream_configuration_t;

該結(jié)構(gòu)體主要用來代表配置的數(shù)據(jù)流列表，內(nèi)部裝有上層需要進(jìn)行配置的數(shù)據(jù)流的指針，內(nèi)部的定義簡(jiǎn)單介紹下：

• num_streams: 代表了來自上層的數(shù)據(jù)流的數(shù)量，其中包括了output以及input stream。

• streams: 是streams的指針數(shù)組，包括了至少一條output stream以及至多一條input stream。

• operation_mode: 當(dāng)前數(shù)據(jù)流的操作模式，該模式在camera3_stream_configuration_mode_t中被定義，HAL通過這個(gè)參數(shù)可以針對(duì)streams做不同的設(shè)置。

• session_parameters: 該參數(shù)可以作為缺省參數(shù)，直接設(shè)置為NULL即可，CAMERA_DEVICE_API_VERSION_3_5以上的版本才支持。

結(jié)構(gòu)體camera3_stream_t的代碼定義如下：

typedef struct camera3_stream {
    int stream_type;
    uint32_t width;
    uint32_t height;
    int format;
    uint32_t usage;
    uint32_t max_buffers;
    void *priv;
    android_dataspace_t data_space;
    int rotation;
    const char* physical_camera_id;
}camera3_stream_t;

該結(jié)構(gòu)體主要用來代表具體的數(shù)據(jù)流實(shí)體，在整個(gè)的配置過程中，需要在上層進(jìn)行填充，當(dāng)下發(fā)到HAL中后，HAL會(huì)針對(duì)其中的各項(xiàng)屬性進(jìn)行配置，這里便簡(jiǎn)單介紹下其內(nèi)部的各個(gè)元素的意義：

• stream_type: 表示數(shù)據(jù)流的類型，類型在camera3_stream_type_t中被定義。

• width：表示當(dāng)前數(shù)據(jù)流中的buffer的寬度。

• height: 表示當(dāng)前數(shù)據(jù)流中buffer的高度。

• format: 表示當(dāng)前數(shù)據(jù)流中buffer的格式，該格式是在system/core/include/system/graphics.h中被定義。

• usage：表示當(dāng)前數(shù)據(jù)流的gralloc用法，其用法定義在gralloc.h中。

• max_buffers：指定了當(dāng)前數(shù)據(jù)流中可能支持的最大數(shù)據(jù)buffer數(shù)量。

• data_space: 指定了當(dāng)前數(shù)據(jù)流buffer中存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)的顏色空間。

• rotation：指定了當(dāng)前數(shù)據(jù)流的輸出buffer的旋轉(zhuǎn)角度，其角度的定義在camera3_stream_rotation_t中，該參數(shù)由Camera Service進(jìn)行設(shè)置，必須在HAL中進(jìn)行設(shè)置，該參數(shù)對(duì)于input stream并沒有效果。

• physical_camera_id：指定了當(dāng)前數(shù)據(jù)流從屬的物理camera Id。

結(jié)構(gòu)體camera3_stream_buffer_t定義如下：

typedef struct camera3_stream_buffer {
    camera3_stream_t *stream;
    buffer_handle_t *buffer
    int status;
    int acquire_fence;
    int release_fence;
} camera3_stream_buffer_t;

該結(jié)構(gòu)體主要用來代表具體的buffer對(duì)象，其中重要元素如下：

• stream: 代表了從屬的數(shù)據(jù)流

• buffer：buffer句柄

2. 核心接口函數(shù)解析

HAL3的核心接口都是在camera3_device_ops中被定義，代碼定義如下：

typedef struct camera3_device_ops {
    int (*initialize)(const struct camera3_device *, const camera3_callback_ops_t *callback_ops);
    int (*configure_streams)(const struct camera3_device *, camera3_stream_configuration_t *stream_list);
    int (*register_stream_buffers)(const struct camera3_device *,const camera3_stream_buffer_set_t *buffer_set);
    const camera_metadata_t* (*construct_default_request_settings)(const struct camera3_device *, int type);
    int (*process_capture_request)(const struct camera3_device *, camera3_capture_request_t *request);
    void (*get_metadata_vendor_tag_ops)(const struct camera3_device*, vendor_tag_query_ops_t* ops);
    void (*dump)(const struct camera3_device *, int fd);
    int (*flush)(const struct camera3_device *);
    void (*signal_stream_flush)(const struct camera3_device*, uint32_t num_streams, const camera3_stream_t* const* streams);
    int (*is_reconfiguration_required)(const struct camera3_device*, const camera_metadata_t* old_session_params, const camera_metadata_t* new_session_params);
} camera3_device_ops_t;

從代碼中可以看見，該結(jié)構(gòu)體定義了一系列的函數(shù)指針，用來指向平臺(tái)廠商實(shí)際的實(shí)現(xiàn)方法，接下來就其中幾個(gè)方法簡(jiǎn)單介紹下：

a) initialize
該方法必須在camera_module_t中的open方法之后，其它c(diǎn)amera3_device_ops中方法之前被調(diào)用，主要用來將上層實(shí)現(xiàn)的回調(diào)方法注冊(cè)到HAL中，并且根據(jù)需要在該方法中加入自定義的一些初始化操作，另外，谷歌針對(duì)該方法在性能方面也有嚴(yán)格的限制，該方法需要在5ms內(nèi)返回，最長(zhǎng)不能超過10ms。

b) configure_streams
該方法在完成initialize方法之后，在調(diào)用process_capture_request方法之前被調(diào)用，主要用于重設(shè)當(dāng)前正在運(yùn)行的Pipeline以及設(shè)置新的輸入輸出流，其中它會(huì)將stream_list中的新的數(shù)據(jù)流替換之前配置的數(shù)據(jù)流。在調(diào)用該方法之前必須確保沒有新的request下發(fā)并且當(dāng)前request的動(dòng)作已經(jīng)完成，否則會(huì)引起無法預(yù)測(cè)的錯(cuò)誤。一旦HAL調(diào)用了該方法，則必須在內(nèi)部配置好滿足當(dāng)前數(shù)據(jù)流配置的幀率，確保這個(gè)流程的運(yùn)行的順暢性。
其中包含了兩個(gè)參數(shù)，分別是camera3_device以及stream_list(camera3_stream_configuration_t ),其中第二個(gè)參數(shù)是上層傳入的數(shù)據(jù)流配置列表，該列表中必須包含至少一個(gè)output stream，同時(shí)至多包含一個(gè)input stream。
另外，谷歌針對(duì)該方法有著嚴(yán)格的性能要求，平臺(tái)廠商在實(shí)現(xiàn)該方法的時(shí)候，需要在500ms內(nèi)返回，最長(zhǎng)不能超過1000ms。

c) construct_default_request_settings
該方法主要用于構(gòu)建一系列默認(rèn)的Camera Usecase的capture 設(shè)置項(xiàng)，通過camera_metadata_t來進(jìn)行描述，其中返回值是一個(gè)camera_metadata_t指針，其指向的內(nèi)存地址是由HAL來進(jìn)行維護(hù)的，同樣地，該方法需要在1ms內(nèi)返回，最長(zhǎng)不能超過5ms。

d) process_capture_request
該方法用于下發(fā)單次新的capture request到HAL中， 上層必須保證該方法的調(diào)用都是在一個(gè)線程中完成，而且該方法是異步的，同時(shí)其結(jié)果并不是通過返回值給到上層，而是通過HAL調(diào)用另一個(gè)接口process_capture_result()來將結(jié)果返回給上層的，在使用的過程中，通過in-flight機(jī)制，保證短時(shí)間內(nèi)下發(fā)足夠多的request，從而滿足幀率要求。

該方法的性能依然受到谷歌的嚴(yán)格要求，規(guī)定其需要在一幀圖像處理完的時(shí)長(zhǎng)內(nèi)返回，最長(zhǎng)不超過4幀圖像處理完成的時(shí)長(zhǎng)，比如當(dāng)前預(yù)覽幀率是30幀，則該方法的操作耗時(shí)最長(zhǎng)不能超過120ms，否則便會(huì)引起明顯的幀抖動(dòng)，從而影響用戶體驗(yàn)。

e) dump
該方法用于打印當(dāng)前Camera設(shè)備的狀態(tài)，一般是由上層通過dumpsys工具輸出debug dump信息或者主動(dòng)抓取bugreport的時(shí)候被調(diào)用，該方法必須是非阻塞實(shí)現(xiàn)，同時(shí)需要保證在1ms內(nèi)返回，最長(zhǎng)不能超過10ms。

f) flush
當(dāng)上層需要執(zhí)行新的configure_streams的時(shí)候，需要調(diào)用該方法去盡可能快地清除掉當(dāng)前已經(jīng)在處理中的或者即將處理的任務(wù)，為配置數(shù)據(jù)流提供一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境，其具體工作如下：

• 所有的還在流轉(zhuǎn)的request會(huì)盡可能快的返回

• 并未開始進(jìn)行流轉(zhuǎn)的request會(huì)直接返回，并攜帶錯(cuò)誤信息

• 任何可以打斷的硬件操作會(huì)立即被停止

• 任何無法進(jìn)行打斷的硬件操作會(huì)在當(dāng)前狀態(tài)下進(jìn)行休眠

flush會(huì)在所有的buffer都得以釋放，所有request都成功返回后才真正返回，該方法需要在100ms內(nèi)返回，最長(zhǎng)不能超過1000ms。

上面的一系列方法是上層直接對(duì)下控制Camera Hal，而一旦Camera Hal產(chǎn)生了數(shù)據(jù)或者事件的時(shí)候，可以通過camera3_callback_ops中定義的回調(diào)方法將數(shù)據(jù)或者事件返回至上層，該結(jié)構(gòu)體定義如下：

typedef struct camera3_callback_ops {

    void (*process_capture_result)(const struct camera3_callback_ops *, const camera3_capture_result_t *result);
    void (*notify)(const struct camera3_callback_ops *, const camera3_notify_msg_t *msg);

    camera3_buffer_request_status_t (*request_stream_buffers)(
        const struct camera3_callback_ops *,
        uint32_t num_buffer_reqs,
        const camera3_buffer_request_t *buffer_reqs,
        /*out*/uint32_t *num_returned_buf_reqs,
        /*out*/camera3_stream_buffer_ret_t *returned_buf_reqs);

    void (*return_stream_buffers)( const struct camera3_callback_ops *, uint32_t num_buffers, const camera3_stream_buffer_t* const* buffers);
} camera3_callback_ops_t;

其中常用的回調(diào)方法主要有兩個(gè)：用于返回?cái)?shù)據(jù)的process_capture_result以及用于返回事件的notify，接下來分別介紹下：

a) process_capture_result
該方法用于返回HAL部分產(chǎn)生的metadata和image buffers，它與request是多對(duì)一的關(guān)系，同一個(gè)request，可能會(huì)對(duì)應(yīng)到多個(gè)result，比如可以通過調(diào)用一次該方法用于返回metadata以及低分辨率的圖像數(shù)據(jù)，再調(diào)用一次該方法用于返回jpeg格式的拍照數(shù)據(jù)，而這兩次調(diào)用時(shí)對(duì)應(yīng)于同一個(gè)process_capture_request動(dòng)作。

同一個(gè)Request的Metadata以及Image Buffers的先后順序無關(guān)緊要，但是同一個(gè)數(shù)據(jù)流的不同Request之間的Result必須嚴(yán)格按照Request的下發(fā)先后順序進(jìn)行依次返回的，如若不然，會(huì)導(dǎo)致圖像數(shù)據(jù)顯示出現(xiàn)順序錯(cuò)亂的情況。

該方法是非阻塞的，而且并且必須要在5ms內(nèi)返回。

b) notify
該方法用于異步返回HAL事件到上層，必須非阻塞實(shí)現(xiàn)，而且要在5ms內(nèi)返回。

谷歌為了將系統(tǒng)框架和平臺(tái)廠商的自定義部分相分離，在Android上推出了Treble項(xiàng)目，該項(xiàng)目直接將平臺(tái)廠商的實(shí)現(xiàn)部分放入vendor分區(qū)中進(jìn)行管理，進(jìn)而與system分區(qū)保持隔離，這樣便可以在相互獨(dú)立的空間中進(jìn)行各自的迭代升級(jí)，而互不干擾，而在相機(jī)框架體系中，便將Camera HAL Module從Camera Service中解耦出來，放入獨(dú)立進(jìn)程Camera Provider中進(jìn)行管理，而為了更好的進(jìn)行跨進(jìn)程訪問，谷歌針對(duì)Provider提出了HIDL機(jī)制用于Camera Servic對(duì)于Camera Provier的訪問，而HIDL接口的實(shí)現(xiàn)是在Camera Provider中實(shí)現(xiàn)，針對(duì)Camera HAL Module的控制又是通過谷歌制定的Camera HAL3接口來完成，所以由此看來，Provider的職責(zé)也比較簡(jiǎn)單，通過HIDL機(jī)制保持與Camera Service的通信，通過HAL3接口控制著Camera HAL Module。

原文鏈接：https://blog.csdn.net/u012596975/article/details/107137523

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