基于A(yíng)ndroid平臺的智能手持終端Camera模組驅動(dòng)設計與研究

　　為了實(shí)現多媒體數據采集和處理的需求，提出了一種基于Android平臺和V4L2視頻采集接口的camera驅動(dòng)設計方案，并完成了軟件設計。實(shí)際應用表明，該驅動(dòng)架構設計實(shí)現了數據和控制通信的通用性、標準化，同時(shí)方便設備管理，達到了設計要求。

　　隨著(zhù)芯片集成和嵌入式技術(shù)的發(fā)展，智能手持設備越來(lái)越廣泛的應用在各個(gè)領(lǐng)域。搭載著(zhù)操作系統的智能手機更是集合了高端處理器芯片、嵌入式操作系統和現代網(wǎng)絡(luò )傳輸技術(shù)等前沿科技。主流高端嵌入式芯片無(wú)論是ARM架構還是intel新推出的medfield，都在朝著(zhù)SoC單片高集成、多核、低功耗發(fā)展。嵌入式操作系統也足漸形成symbian、Android、windows phone、iOS分足鼎立。Camera作為智能手機的重要應用，作為多媒體數據的獲取和處理的樞紐，功能日趨復雜化。文中通過(guò)分析Android平臺下Camera模組的驅動(dòng)架構，深入介紹了Android camera模塊的驅動(dòng)設計。

　　1 Android Camera架構分析

　　Android camera架構主要基于A(yíng)ndroid系統本身的層次結構，主要由應用程序層(CameraApp)、應用程序框架層(CameraService)、硬件抽象層(CameraHal)、內核驅動(dòng)層(CameraDriver)組成。Android發(fā)布版的Camera程序架構分成客戶(hù)端和服務(wù)端兩個(gè)部分，建立在A(yíng)ndroid的進(jìn)程間通訊Binder的結構上。運行時(shí)環(huán)境是Camera應用層通過(guò)JNI的本地調用部分。它通過(guò)google提供的java虛擬機dalvik使應用層的java代碼可以與C++語(yǔ)言編寫(xiě)的代碼進(jìn)行交互。Camem底層庫是Camera功能中實(shí)現Binder機制的接口類(lèi)，對上層camera.apk提供接口，具體功能由其子類(lèi)實(shí)現，在Camera模塊中是libCameraservice.so。而真正CameraClient的功能實(shí)現是硬件抽象層庫Libcaemra.so通過(guò)調用底層驅動(dòng)來(lái)實(shí)現的。Camera具體層次架構如圖1所示。

　　2 V4L2視頻采集驅動(dòng)接口

　　Camera的硬件抽象層遵循V4L2接口系列規范，通過(guò)V4L2接口完成Camera的各項功能。V4L2是Linux中關(guān)于視頻設備的內核驅動(dòng)，是Alan CoX為了給Linux下視頻采集設備驅動(dòng)程序的編寫(xiě)提供同一的接口而提出的一套規范(API)。用于管理所有視頻采集設備的驅動(dòng)，統一的驅動(dòng)接口使得軟件能夠較容易的訪(fǎng)問(wèn)這些設備，給驅動(dòng)程序的編寫(xiě)者提供了極大的方便。在手持終端的視頻采集模塊中得到了廣泛的應用。

　　V4L2驅動(dòng)框架的主要作用是對視頻數據的時(shí)序和數據緩沖區的內存管理，并不直接和硬件打交道，控制硬件和獲得視頻數據需要借助I2C、PCI等驅動(dòng)來(lái)完成。它是一個(gè)雙層驅動(dòng)系統，上層為video device模塊，是注冊了設備功能函數的字符設備。下層為V4L2驅動(dòng)，利用video_register_ device()注冊V4L2驅動(dòng)和設備節點(diǎn)/dev/video，在open函數打開(kāi)/dev/video后，對應的對設備文件的操作則實(shí)際替換成由v4l2_ioctl_ ops結構定義的各種V4L2的接口來(lái)完成。V4L2視頻采集流程如圖2所示。