編輯：關於Android編程
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Android源碼版本Version：4.2.2; 硬件平台 全志A31
step1：之前在講到CameraService處的setPreviewWindow中傳入一個窗口給HAL
status_t setPreviewWindow(const sp& buf)
{
ALOGV("%s(%s) buf %p", __FUNCTION__, mName.string(), buf.get());
if (mDevice->ops->set_preview_window) {
mPreviewWindow = buf;
mHalPreviewWindow.user = this;
ALOGV("%s &mHalPreviewWindow %p mHalPreviewWindow.user %p", __FUNCTION__,
&mHalPreviewWindow, mHalPreviewWindow.user);
return mDevice->ops->set_preview_window(mDevice,
buf.get() ? &mHalPreviewWindow.nw : 0);//調用底層硬件hal接口
}
return INVALID_OPERATION;
}傳入給HAL的參數buf為一個Surface，還有一個變量是關於預覽窗口的數據流操作nw
struct camera_preview_window {
struct preview_stream_ops nw;
void *user;
};
該變量的初始如下：這些函數接口看上去很熟悉，的確在SurfaceFlinger中，客戶端的Surface也就是通過這些接口來向SurfaceFlinger申請圖形緩存並處理圖形緩存顯示的，只是之前的操作都交個了OpenGL ES的eglswapbuf()來對這個本地窗口進行如下的dequeueBuffer和enqueuebuffer的操作而已。而在Camera的預覽中，這些操作將手動完成。
void initHalPreviewWindow()
{
mHalPreviewWindow.nw.cancel_buffer = __cancel_buffer;
mHalPreviewWindow.nw.lock_buffer = __lock_buffer;
mHalPreviewWindow.nw.dequeue_buffer = __dequeue_buffer;
mHalPreviewWindow.nw.enqueue_buffer = __enqueue_buffer;
mHalPreviewWindow.nw.set_buffer_count = __set_buffer_count;
mHalPreviewWindow.nw.set_buffers_geometry = __set_buffers_geometry;
mHalPreviewWindow.nw.set_crop = __set_crop;
mHalPreviewWindow.nw.set_timestamp = __set_timestamp;
mHalPreviewWindow.nw.set_usage = __set_usage;
mHalPreviewWindow.nw.set_swap_interval = __set_swap_interval;
mHalPreviewWindow.nw.get_min_undequeued_buffer_count =
__get_min_undequeued_buffer_count;
}
step2.繼續前面的preview的處理操作，在CameraService處的CameraClinet已經調用了CameraHardwareInterface的startPreview函數，實際就是操作HAL處的Camera設備如下
status_t startPreview()
{
ALOGV("%s(%s)", __FUNCTION__, mName.string());
if (mDevice->ops->start_preview)
return mDevice->ops->start_preview(mDevice);
return INVALID_OPERATION;
}
step3.進入HAL來看Preview的處理
status_t CameraHardware::doStartPreview(){
...........
res = camera_dev->startDevice(mCaptureWidth, mCaptureHeight, org_fmt, video_hint);//啟動設備
......
}調用V4L2設備來啟動視頻流的采集，startDevice()函數更好的解釋了預覽的啟動也就是視頻采集的啟動。
status_t V4L2CameraDevice::startDevice(int width,
int height,
uint32_t pix_fmt,
bool video_hint)
{
LOGD("%s, wxh: %dx%d, fmt: %d", __FUNCTION__, width, height, pix_fmt);
Mutex::Autolock locker(&mObjectLock);
if (!isConnected())
{
LOGE("%s: camera device is not connected.", __FUNCTION__);
return EINVAL;
}
if (isStarted())
{
LOGE("%s: camera device is already started.", __FUNCTION__);
return EINVAL;
}
// VE encoder need this format
mVideoFormat = pix_fmt;
mCurrentV4l2buf = NULL;
mVideoHint = video_hint;
mCanBeDisconnected = false;
// set capture mode and fps
// CHECK_NO_ERROR(v4l2setCaptureParams()); // do not check this error
v4l2setCaptureParams();
// set v4l2 device parameters, it maybe change the value of mFrameWidth and mFrameHeight.
CHECK_NO_ERROR(v4l2SetVideoParams(width, height, pix_fmt));
// v4l2 request buffers
int buf_cnt = (mTakePictureState == TAKE_PICTURE_NORMAL) ? 1 : NB_BUFFER;
CHECK_NO_ERROR(v4l2ReqBufs(&buf_cnt));//buf申請
mBufferCnt = buf_cnt;
// v4l2 query buffers
CHECK_NO_ERROR(v4l2QueryBuf());//buffer的query,完成mmap等操作
// stream on the v4l2 device
CHECK_NO_ERROR(v4l2StartStreaming());//啟動視頻流采集
mCameraDeviceState = STATE_STARTED;
mContinuousPictureAfter = 1000000 / 10;
mFaceDectectAfter = 1000000 / 15;
mPreviewAfter = 1000000 / 24;
return NO_ERROR;
}這個是完全參考了V4L2的視頻采集處理流程：
1.v4l2setCaptureParams()設置采集的相關參數；
2.v4l2QueryBuf()：獲取內核圖像緩存的信息，並將所有的內核圖像緩存映射到當前的進程中來。方便用戶空間的處理
3.v4l2StartStreaming():開啟V4L2的視頻采集流程。
step4: 圖像采集線程bool V4L2CameraDevice::captureThread()；
該函數的內容比較復雜，但核心是 ret = getPreviewFrame(&buf)，獲取當前一幀圖像：
int V4L2CameraDevice::getPreviewFrame(v4l2_buffer *buf)
{
int ret = UNKNOWN_ERROR;
buf->type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
buf->memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
ret = ioctl(mCameraFd, VIDIOC_DQBUF, buf); //獲取一幀數據
if (ret < 0)
{
LOGW("GetPreviewFrame: VIDIOC_DQBUF Failed, %s", strerror(errno));
return __LINE__; // can not return false
}
return OK;
}
調用了典型的VIDIOC_DQBUF命令，出列一幀圖形緩存，提取到用戶空間供顯示。
當前的平台通過定義一個V4L2BUF_t結構體來表示當前采集到的一幀圖像，分別記錄到Y和C所在的物理地址和用戶空間的虛擬地址。虛擬地址是對內核采集緩存的映射
typedef struct V4L2BUF_t
{
unsigned int addrPhyY; // physical Y address of this frame
unsigned int addrPhyC; // physical Y address of this frame
unsigned int addrVirY; // virtual Y address of this frame
unsigned int addrVirC; // virtual Y address of this frame
unsigned int width;
unsigned int height;
int index; // DQUE id number
long long timeStamp; // time stamp of this frame
RECT_t crop_rect;
int format;
void* overlay_info;
// thumb
unsigned char isThumbAvailable;
unsigned char thumbUsedForPreview;
unsigned char thumbUsedForPhoto;
unsigned char thumbUsedForVideo;
unsigned int thumbAddrPhyY; // physical Y address of thumb buffer
unsigned int thumbAddrVirY; // virtual Y address of thumb buffer
unsigned int thumbWidth;
unsigned int thumbHeight;
RECT_t thumb_crop_rect;
int thumbFormat;
int refCnt; // used for releasing this frame
unsigned int bytesused; // used by compressed source
}V4L2BUF_t;
來看看該結構體的初始化代碼：
V4L2BUF_t v4l2_buf;
if (mVideoFormat != V4L2_PIX_FMT_YUYV
&& mCaptureFormat == V4L2_PIX_FMT_YUYV)
{
v4l2_buf.addrPhyY = mVideoBuffer.buf_phy_addr[buf.index];
v4l2_buf.addrVirY = mVideoBuffer.buf_vir_addr[buf.index];
}
else
{
v4l2_buf.addrPhyY = buf.m.offset & 0x0fffffff;//內核物理地址
v4l2_buf.addrVirY = (unsigned int)mMapMem.mem[buf.index];//虛擬地址
}
v4l2_buf.index = buf.index;//內部采集緩存的索引
v4l2_buf.timeStamp = mCurFrameTimestamp;
v4l2_buf.width = mFrameWidth;
v4l2_buf.height = mFrameHeight;
v4l2_buf.crop_rect.left = mRectCrop.left;
v4l2_buf.crop_rect.top = mRectCrop.top;
v4l2_buf.crop_rect.width = mRectCrop.right - mRectCrop.left + 1;
v4l2_buf.crop_rect.height = mRectCrop.bottom - mRectCrop.top + 1;
v4l2_buf.format = mVideoFormat;
addrPhy和addrViry分別記錄到Y和C所在的物理地址和用戶空間的虛擬地址。而這個地址都是通過當前Buf的index直接設置的，為什麼？因為內核的圖像緩存區的mmap操作將每一個緩存，以其Index分別逐一的映射到了用戶空間，並記錄緩存的物理和虛擬地址，而這主要是方便後續圖像的顯示而已。
step5:bool V4L2CameraDevice::previewThread()//預覽線程
獲得了一幀數據必須通知預覽線程進行圖像的顯示，采集線程和顯示線程之間通過pthread_cond_wait(&mPreviewCond, &mPreviewMutex);進程間鎖進行等待。
bool V4L2CameraDevice::previewThread()//預覽線程
{
V4L2BUF_t * pbuf = (V4L2BUF_t *)OSAL_Dequeue(&mQueueBufferPreview);//獲取預覽幀buffer信息
if (pbuf == NULL)
{
// LOGV("picture queue no buffer, sleep...");
pthread_mutex_lock(&mPreviewMutex);
pthread_cond_wait(&mPreviewCond, &mPreviewMutex);//等待
pthread_mutex_unlock(&mPreviewMutex);
return true;
}
Mutex::Autolock locker(&mObjectLock);
if (mMapMem.mem[pbuf->index] == NULL
|| pbuf->addrPhyY == 0)
{
LOGV("preview buffer have been released...");
return true;
}
// callback
mCallbackNotifier->onNextFrameAvailable((void*)pbuf, mUseHwEncoder);//回調采集到幀數據
// preview
if (isPreviewTime())//預覽
{
mPreviewWindow->onNextFrameAvailable((void*)pbuf);//幀可以顯示
}
// LOGD("preview id : %d", pbuf->index);
releasePreviewFrame(pbuf->index);
return true;
}預覽線程主要做了兩件事，一是完成圖像緩存數據的回調供最最上層的使用；另一件當然是送顯。
step6:預覽線程如何顯示？
bool PreviewWindow::onNextFrameAvailable(const void* frame)//使用本地窗口surface 進行初始化
{
int res;
Mutex::Autolock locker(&mObjectLock);
V4L2BUF_t * pv4l2_buf = (V4L2BUF_t *)frame;//一幀圖像所在的地址信息
......
res = mPreviewWindow->set_buffers_geometry(mPreviewWindow,
mPreviewFrameWidth,
mPreviewFrameHeight,
format);//設置本地窗口的buffer的幾何熟悉
......
res = mPreviewWindow->dequeue_buffer(mPreviewWindow, &buffer, &stride);//申請SF進行bufferqueue的圖形緩存操作。返回當前進程地址到buffer
..................
res = grbuffer_mapper.lock(*buffer, GRALLOC_USAGE_SW_WRITE_OFTEN, rect, &img);//把映射回來的buffer信息中的地址放到img中，用來填充
.............
mPreviewWindow->enqueue_buffer(mPreviewWindow, buffer);//交由surfaceFlinger去做顯示
............
}上述代碼實時了本地窗口圖像向SurfaceFlinger的投遞，為何這麼說，看下面的分析：
1.PreviewWindow類裡的mPreviewWindow成員變量是什麼？
這個是從應用端的setPreviewDisplay()設置過來的，傳入到HAL的地方在CameraHardwareInterface的initialize函數裡：
return mDevice->ops->set_preview_window(mDevice,
buf.get() ? &mHalPreviewWindow.nw : 0);//調用底層硬件hal接口
}nw的操作在step1裡面已經有說明了，初始化相關的一些操作。
2.以dequeue_buffer為例：
static int __dequeue_buffer(struct preview_stream_ops* w,
buffer_handle_t** buffer, int *stride)
{
int rc;
ANativeWindow *a = anw(w);
ANativeWindowBuffer* anb;
rc = native_window_dequeue_buffer_and_wait(a, &anb);
if (!rc) {
*buffer = &anb->handle;
*stride = anb->stride;
}
return rc;
}調用到本地的窗口，通過w獲得ANativeWindow對象，來看看該宏的實現：
static ANativeWindow *__to_anw(void *user)
{
CameraHardwareInterface *__this =
reinterpret_cast(user);
return __this->mPreviewWindow.get();
}
#define anw(n) __to_anw(((struct camera_preview_window *)n)->user)
首先獲取user對象為CameraHardwareInterface對象，通過它獲得之前初始化的Surface對象即成員變量mPreviewWindow（屬於本地窗口ANativeWindow類）。
3.本地窗口的操作
static inline int native_window_dequeue_buffer_and_wait(ANativeWindow *anw,
struct ANativeWindowBuffer** anb) {
return anw->dequeueBuffer_DEPRECATED(anw, anb);
}
上述的過程其實是調用應用層創建的Surface對象，該對象已經完全打包傳遞給了CameraService，來進行繪圖和渲染的處理。如下所示：BpCamera
// pass the buffered Surface to the camera service
status_t setPreviewDisplay(const sp& surface)
{
ALOGV("setPreviewDisplay");
Parcel data, reply;
data.writeInterfaceToken(ICamera::getInterfaceDescriptor());
Surface::writeToParcel(surface, &data);//數據打包
remote()->transact(SET_PREVIEW_DISPLAY, data, &reply);
return reply.readInt32();
}
BnCamera處，內部實現了新建一個CameraService處的Surface，但是都是用客戶端處的參數來初始化的。即兩者再不同進程中，但所包含的信息完全一樣。
case SET_PREVIEW_DISPLAY: {
ALOGV("SET_PREVIEW_DISPLAY");
CHECK_INTERFACE(ICamera, data, reply);
sp surface = Surface::readFromParcel(data);
reply->writeInt32(setPreviewDisplay(surface));//設置sueface
return NO_ERROR;
} break; Surface::Surface(const Parcel& parcel, const sp& ref) : SurfaceTextureClient() { mSurface = interface_cast (ref); sp st_binder(parcel.readStrongBinder()); sp st; if (st_binder != NULL) { st = interface_cast (st_binder); } else if (mSurface != NULL) { st = mSurface->getSurfaceTexture(); } mIdentity = parcel.readInt32(); init(st); }
這裡的Surface建立是通過mSurface來完成和SurfaceFlinger的通信的，因為之前Camera客戶端處的Surface是和SurfaceFLinger進行Binder通信，現在要將原先的Bpxxx相關的寫入到CameraService進一步和SurfaceFlinger做後續的Binder通信處理，如queueBuffer()處理中和SurfaceFlinger的Bufferqueue的通信等。
4.故anw->dequeueBuffer的函數就和之前的從Android Bootanimation理解SurfaceFlinger的客戶端建立完全對應起來，而且完全一樣，只是Bootanimation進程創建的Surface交給OpenGL Es來進行底層的比如dequeue(緩存申請，填充當前的buffer)和enqueue(入列渲染)的繪圖操作而已，見Android4.2.2 SurfaceFlinger之圖形緩存區申請與分配dequeueBuffer一文。具體的繪圖就不在這裡說明了。通過該方法已經和SurfaceFlinger建立起連接，最終交由其進行顯示。
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