Android camera架构介绍

### Android Camera 架构深入解析 #### 一、Android Camera 概述 Android Camera 模块作为移动设备上的核心功能之一，在系统架构设计上显得尤为重要。为了更好地理解其内部工作原理，我们首先需要对它的整体架构有一个清晰的认识。 **Android Camera 模块**主要由两大部分组成：客户端和服务器端，这两部分分别运行在不同的进程中，通过 Android 的 **Binder 机制** 进行通信。此外，根据功能的不同，整个 Camera 模块又可以细分为以下几个层次： 1. **应用层**：直接面向开发者提供的 Camera 应用 API，开发者可以通过这些 API 来创建自己的 Camera 应用程序。 2. **Framework 层**：提供了连接 Camera 服务、设置拍照参数等功能的 Java 接口，同时也包括了一些 Native 方法。 3. **HAL (Hardware Abstraction Layer)** 层：实现了 Camera 硬件抽象层接口，通过 V4L2 规范与硬件交互。 4. **Driver 层**：运行在 Linux 内核空间中的设备驱动程序，负责与物理硬件直接通信。 #### 二、Android Camera 架构详解 ##### 1. 应用层 应用层主要关注于开发者如何使用 Android 提供的 API 来构建 Camera 功能的应用程序。这通常指的是位于 `/android/packages/apps/Camera` 下的代码，这些代码会调用 `android.hardware.Camera` 类，并实现特定的业务逻辑和 UI 显示。 **Camera.java**：这个类位于 `/frameworks/base/core/java/android/hardware/Camera.java`，它是 Android 提供给应用层的 Java 接口，用于连接或断开 Camera 服务，设置参数，开始或停止预览等操作。此外，该类还包含了一些通过 JNI (Java Native Interface) 调用本地代码的方法。 **JNI 层**：JNI 代码位于 `/frameworks/base/core/jni/android_hardware_Camera.cpp`，这部分代码作为 Java 代码与 C++ 代码之间的桥梁，实现了一些需要高性能或者与硬件直接交互的功能。 ##### 2. Framework 层 Framework 层是连接应用层和 HAL 层的关键组件，主要包括以下部分： - **Camera 客户端部分**：位于 `/frameworks/base/libs/camera/`，这部分代码会被编译成 `libcamera_client.so` 库，用于与服务端进行通信。 - `Camera.cpp` - `CameraParameters.cpp` - `ICamera.cpp` - `ICameraClient.cpp` - `ICameraService.cpp` - **Camera 服务端部分**：位于 `/frameworks/base/services/camera/libcameraservice`，这部分代码被编译成 `libcamera_service.so` 库。`CameraService` 是 Camera 服务的核心，它连接 CameraHardwareInterface 和客户端，通过调用 HAL 层提供的接口来实现功能。 ##### 3. HAL 层 HAL 层定义了一组标准接口，使得硬件驱动程序可以在不修改系统软件的情况下更新。这部分代码位于 `/hardware/interfaces/camera/`，主要包括： - `CameraHardwareInterface`: 定义了与相机硬件交互的接口。 - `ICameraDeviceCallback`: 提供了 Camera 设备的状态回调接口。 - `ICameraDevice`: 定义了 Camera 设备的操作接口。 HAL 层的具体实现通常位于各个厂商提供的模块中，如 `/hardware/interfaces/camera/mtk/`。 ##### 4. Driver 层 Driver 层是运行在 Linux 内核空间中的设备驱动程序，它通过 V4L2 规范将 Camera 原子功能以 ioctl 的形式暴露出来，供 HAL 层调用。 #### 三、Android Camera 工作流程示例 以 MTK6573 平台为例，我们可以详细探讨 Camera 预览流程及 callback 回调流程。 **1. Camera 预览流程** - **步骤 (1)**：在应用层的 `Camera.java` 文件中，当开发者启动 Camera 服务时，会调用 `startPreview()` 方法。 - **步骤 (2)**：此方法会通过 Binder 机制调用到 Framework 层的 `CameraService`。 - **步骤 (3)**：`CameraService` 通过调用 HAL 层的 `ICameraDevice` 接口中对应的 `startPreview()` 方法来启动预览。 - **步骤 (4)**：HAL 层通过调用 Driver 层的相应 ioctl 函数来控制硬件，启动预览。 **2. Callback 回调流程** - 当 Camera 捕捉到一帧图像时，HAL 层的 `ICameraDeviceCallback` 接口会被调用。 - 这个回调会通知 `CameraService` 图像数据已经准备好。 - `CameraService` 会通过 Binder 将数据发送回应用层的 `Camera` 对象。 - 应用层通过 `onPreviewFrame()` 回调接收数据并处理。 通过以上分析，我们可以看到 Android Camera 架构是如何通过不同层次的协同工作来实现相机功能的。这种分层的设计不仅提高了系统的可扩展性，也为开发者提供了更加灵活和高效的开发接口。