俗話說(shuō)：知己知彼，百戰(zhàn)不殆，想要移植camera硬件，需要了解android中camera的框架思想和調(diào)用流程，才能事半功倍。

（1）       Android中camera編程思路：

     Camera類介紹：

常用接口，這些接口是camera編程時(shí)作為框架層回調(diào)時(shí)候使用：

常用方法，這些方法作為camera應(yīng)用編程時(shí)使用的API

在應(yīng)用層的編程上常用流程為：

預(yù)覽：　

    mCamera = Camera.open();

Camera.Parameters p = mCamera.getParameters();

　　p.setPreviewSize(w, h);

　　mCamera.setParameters(p);
　

SurfaceView  mSurfaceView = (SurfaceView) findViewById(R.id.surface_camera);

　　SurfaceHolder  holder = mSurfaceView.getHolder();

　　holder.addCallback(this);

　　mCamera.setPreviewDisplay(holder);

　　mCamera.startPreview();

當(dāng)我們打開攝像頭應(yīng)用的時(shí)候首先是預(yù)覽的功能，預(yù)覽就是將攝像頭拍攝下的景物實(shí)時(shí)的呈現(xiàn)出來(lái)，在android應(yīng)用中能夠顯示給用戶交互的類都是繼承自view類，我們需要給camera預(yù)覽顯示時(shí)提供一個(gè)畫布一樣的東西，這里我們使用surfaceview類，為什么不直接使用view類呢？關(guān)于view顯示的框架我將在以后的博文中給大家分析，這里使用surfaceview類作為camera的顯示，可以使camera框架層得到一個(gè)可以控制顯示框架的代理，使用這個(gè)代理可以將camera獲取的幀數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示框架去合成顯示，如果我們?cè)O(shè)置了預(yù)覽回調(diào):

也可以在回調(diào)中將每一幀的數(shù)據(jù)保存起來(lái)形成錄像的功能

拍照：
    mCamera.takePicture(Camera.ShutterCallback shutter, Camera.PictureCallback raw, Camera.PictureCallback jpeg)

拍照本身調(diào)用就需要設(shè)置回調(diào)函數(shù)，回調(diào)函數(shù)中可以設(shè)置幾種回調(diào)方式，這幾種都是拍照時(shí)框架層提供給應(yīng)用層數(shù)據(jù)，有原始數(shù)據(jù)，有jpeg數(shù)據(jù)，這幾種都是拍攝下來(lái)的數(shù)據(jù)的不同儲(chǔ)存方式，供我們?cè)趹?yīng)用層處理使用。

小結(jié)：在應(yīng)用層上我們可以了解到什么？

預(yù)覽和拍照都可以通過(guò)回調(diào)的方式獲取框架層的數(shù)據(jù)，當(dāng)然預(yù)覽也可以不需要把框架層的數(shù)據(jù)獲取，直接發(fā)給顯示框架去顯示。

（2）       現(xiàn)在我們要開始分析camera類代碼了解調(diào)用細(xì)節(jié)：

Camera.java (frameworks\base\core\java\android\hardware)     

public static Camera open() {

        return new Camera(); //構(gòu)造camera

    }

    Camera() {

        mShutterCallback = null;

        mRawImageCallback = null;

        mJpegCallback = null;

        mPreviewCallback = null;

        mPostviewCallback = null;

        mZoomCallback = null;

        Looper looper;

        if ((looper = Looper.myLooper()) != null) { //創(chuàng)建Handler，處理本地的通知事件

            mEventHandler = new EventHandler(this, looper);

        } else if ((looper = Looper.getMainLooper()) != null) {

            mEventHandler = new EventHandler(this, looper);

        } else {

            mEventHandler = null;

        }

        native_setup(new WeakReference<Camera>(this)); //調(diào)用本地方法，完成初始化

    }

    private native final void native_setup(Object camera_this);

WeakReference 類的作用：如果想觀察一個(gè)類什么時(shí)候被垃圾回收清除，我們使用WeakReference類來(lái)定義，當(dāng)Camera類的引用為null是，可以通過(guò)WeakReference的get方法獲取此類的信息，了解此類是否被垃圾回收

EventHandler調(diào)用流程;

（1）        private native final void native_setup(Object camera_this);

（2）        private native final void native_setParameters(String params);

（3）        private native final String native_getParameters();

（4）        private native final void setPreviewDisplay(Surface surface);

（5）        public native final void startPreview();

在camera中我們發(fā)現(xiàn)應(yīng)用層代碼調(diào)用中都調(diào)用了本地（native）方法

Camera在應(yīng)用層做了重要的兩件是，初始化一個(gè)EventHandler，等待本地消息通知，調(diào)用本地方法進(jìn)入jni層代碼空間，在這里jni的調(diào)用方向有兩種：

1）：java調(diào)用C/C++代碼，將用戶功能性的代碼放到jni層處理

2）：C/C++代碼調(diào)用java層代碼，將框架層的消息傳遞給應(yīng)用層處理

(2) Camera jni層代碼：

android_hardware_Camera.cpp (frameworks\base\core\jni)      

int register_android_hardware_Camera(JNIEnv *env)

{

    field fields_to_find[] = {

        { "android/hardware/Camera", "mNativeContext",   "I", &fields.context },

        { "android/view/Surface",    "mSurface",         "I", &fields.surface }

    };

//初始化fields_t結(jié)構(gòu)體context，surface

    if (find_fields(env, fields_to_find, NELEM(fields_to_find)) < 0)        return -1;

    jclass clazz = env->FindClass("android/hardware/Camera");

//初始化fields_t結(jié)構(gòu)體post_event

    fields.post_event = env->GetStaticMethodID(clazz, "postEventFromNative",

                                               "(Ljava/lang/Object;IIILjava/lang/Object;)V");

    if (fields.post_event == NULL) {

        LOGE("Can't find android/hardware/Camera.postEventFromNative");

        return -1;

    }

    // Register native functions 注冊(cè)本地函數(shù)列表

    return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env, "android/hardware/Camera",

                                              camMethods, NELEM(camMethods));

}

int register_android_hardware_Camera方法是首先調(diào)用的方法，作用是將java層的變量域和方法域存在jni層，jni層調(diào)用java層的成員變量和成員方法都要依賴域:

struct fields_t {

    jfieldID    context;// mNativeContext

    jfieldID    surface;// mSurface

    jmethodID   post_event;// postEventFromNative

};

AndroidRuntime::registerNativeMethods 方法主要是將本地函數(shù)注冊(cè)給虛擬機(jī)，java層可以通過(guò)虛擬機(jī)調(diào)用這些方法

static JNINativeMethod camMethods[] = {

  { "native_setup",

    "(Ljava/lang/Object;)V",

    (void*)android_hardware_Camera_native_setup },

  { "native_release",

    "()V",

    (void*)android_hardware_Camera_release },

  { "setPreviewDisplay",

    "(Landroid/view/Surface;)V",

    (void *)android_hardware_Camera_setPreviewDisplay },

  { "startPreview",

    "()V",

    (void *)android_hardware_Camera_startPreview },

  { "stopPreview",

    "()V",

    (void *)android_hardware_Camera_stopPreview },

  { "previewEnabled",

    "()Z",

    (void *)android_hardware_Camera_previewEnabled },

  { "setHasPreviewCallback",

    "(ZZ)V",

    (void *)android_hardware_Camera_setHasPreviewCallback },

  { "addCallbackBuffer",

    "([B)V",

    (void *)android_hardware_Camera_addCallbackBuffer },

  { "native_autoFocus",

    "()V",

    (void *)android_hardware_Camera_autoFocus },

  { "native_cancelAutoFocus",

    "()V",

    (void *)android_hardware_Camera_cancelAutoFocus },

  { "native_takePicture",

    "()V",

    (void *)android_hardware_Camera_takePicture },

  { "native_setParameters",

    "(Ljava/lang/String;)V",

    (void *)android_hardware_Camera_setParameters },

  { "native_getParameters",

    "()Ljava/lang/String;",

    (void *)android_hardware_Camera_getParameters },

  { "reconnect",

    "()V",

    (void*)android_hardware_Camera_reconnect },

  { "lock",

    "()V",

    (void*)android_hardware_Camera_lock },

  { "unlock",

    "()V",

    (void*)android_hardware_Camera_unlock },

  { "startSmoothZoom",

    "(I)V",

    (void *)android_hardware_Camera_startSmoothZoom },

  { "stopSmoothZoom",

    "()V",

    (void *)android_hardware_Camera_stopSmoothZoom },

};

JNINativeMethod列出java層方法和c/c++層方法的映射表：

1）android_hardware_Camera_native_setup方法

這個(gè)方法主要作用是建立如圖的聯(lián)系：

 sp<Camera> camera = Camera::connect();//初始化三組proxy/stub聯(lián)系

    sp<JNICameraContext> context = new JNICameraContext(env, weak_this, clazz, camera);

    context->incStrong(thiz);

    camera->setListener(context);//初始化mListener

    env->SetIntField(thiz, fields.context, (int)context.get());

隨后產(chǎn)生server和HAL之間的聯(lián)系：

void CameraService::Client::dataCallback(int32_t msgType, const sp<IMemory>& dataPtr, void* user)

{

    LOGV("dataCallback(%d)", msgType);

    sp<Client> client = getClientFromCookie(user);

    if (client == 0) {

        return;

    }

    sp<ICameraClient> c = client->mCameraClient;

    if (dataPtr == NULL) {

        LOGE("Null data returned in data callback");

        if (c != NULL) {

            c->notifyCallback(CAMERA_MSG_ERROR, UNKNOWN_ERROR, 0);

            c->dataCallback(msgType, NULL);

        }

        return;

    }

       CAMERA_MSG_SHUTTER

    switch (msgType) {

        case CAMERA_MSG_PREVIEW_FRAME:

            client->handlePreviewData(dataPtr);//處理預(yù)覽數(shù)據(jù)函數(shù)

            break;

        case CAMERA_MSG_POSTVIEW_FRAME:

            client->handlePostview(dataPtr);

            break;

        case CAMERA_MSG_RAW_IMAGE: //處理未壓縮照片函數(shù)

            client->handleRawPicture(dataPtr);

            break;

        case CAMERA_MSG_COMPRESSED_IMAGE: //處理壓縮處理的照片函數(shù)

            client->handleCompressedPicture(dataPtr);

            break;

        default:

            if (c != NULL) {

                c->dataCallback(msgType, dataPtr);

            }

            break;

    }

#if DEBUG_CLIENT_REFERENCES

    if (client->getStrongCount() == 1) {

        LOGE("++++++++++++++++ (DATA CALLBACK) THIS WILL CAUSE A LOCKUP!");

        client->printRefs();

    }

#endif

}

Linux中使用V4L2最為攝像頭驅(qū)動(dòng)，V4L2在用戶空間通過(guò)各種ioctl調(diào)用進(jìn)行控制，并且可以使用mmap進(jìn)行內(nèi)存映射

ioctl函數(shù)命令參數(shù)如下：

 .vidioc_querycap  = vidioc_querycap,  //查詢驅(qū)動(dòng)功能 
 .vidioc_enum_fmt_vid_cap = vidioc_enum_fmt_vid_cap,  //獲取當(dāng)前驅(qū)動(dòng)支持的視頻格式 
 .vidioc_g_fmt_vid_cap  = vidioc_g_fmt_vid_cap,  //讀取當(dāng)前驅(qū)動(dòng)的頻捕獲格式 
 .vidioc_s_fmt_vid_cap  = vidioc_s_fmt_vid_cap,   //設(shè)置當(dāng)前驅(qū)動(dòng)的頻捕獲格式 
 .vidioc_try_fmt_vid_cap  = vidioc_try_fmt_vid_cap,  //驗(yàn)證當(dāng)前驅(qū)動(dòng)的顯示格式 
 .vidioc_reqbufs   = vidioc_reqbufs,   //分配內(nèi)存 
 .vidioc_querybuf  = vidioc_querybuf,  //把VIDIOC_REQBUFS中分配的數(shù)據(jù)緩存轉(zhuǎn)換成物理地址 
 .vidioc_qbuf   = vidioc_qbuf,  //把數(shù)據(jù)從緩存中讀取出來(lái) 
 .vidioc_dqbuf   = vidioc_dqbuf,   //把數(shù)據(jù)放回緩存隊(duì)列 
 .vidioc_streamon  = vidioc_streamon,  //開始視頻顯示函數(shù) 
 .vidioc_streamoff  = vidioc_streamoff,   //結(jié)束視頻顯示函數(shù) 

 .vidioc_cropcap   = vidioc_cropcap,   //查詢驅(qū)動(dòng)的修剪能力 
 .vidioc_g_crop   = vidioc_g_crop,     //讀取視頻信號(hào)的矩形邊框
 .vidioc_s_crop   = vidioc_s_crop,     //設(shè)置視頻信號(hào)的矩形邊框  .vidioc_querystd  = vidioc_querystd,   //檢查當(dāng)前視頻設(shè)備支持的標(biāo)準(zhǔn)，例如PAL或NTSC。 
 .vidioc_default   = vidioc_default,

HAL首先：初始化的時(shí)候進(jìn)行camera基礎(chǔ)參數(shù)的設(shè)置，然后調(diào)用mmap系統(tǒng)調(diào)用將camera驅(qū)動(dòng)層的數(shù)據(jù)隊(duì)列映射到用戶空間，

其次：當(dāng)預(yù)覽方法被調(diào)用的時(shí)候啟動(dòng)預(yù)覽線程，循環(huán)的檢測(cè)隊(duì)列中是否有幀數(shù)據(jù)，如果幀數(shù)據(jù)存在，讀取幀數(shù)據(jù)，由于讀取的數(shù)據(jù)為YUV格式的數(shù)據(jù)，所有要將YUV數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成RGB的送給顯示框架顯示，也可以將轉(zhuǎn)換過(guò)的數(shù)據(jù)送給視頻編碼模塊，編碼成功后儲(chǔ)存變成錄像的功能，

最后：當(dāng)用戶使用拍照的功能的時(shí)候，拍照線程被調(diào)用（非循環(huán)），檢測(cè)隊(duì)列中的幀數(shù)據(jù)，將幀數(shù)據(jù)從隊(duì)列中取出，拍照的數(shù)據(jù)一定需要傳到JAVA層，所有可以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成JPEG格式再上傳，也可以轉(zhuǎn)換成RGB的數(shù)據(jù)上傳給java層

所有上傳的數(shù)據(jù)處理都要經(jīng)過(guò)dataCallback，除非實(shí)現(xiàn)了overlay