基于Linux 3.0.8 Samsung FIMC（S5PV210） 的摄像头驱动框架解读（一）
作者：咕唧咕唧liukun321
来自：http://blog.csdn.net/liukun321
FIMC这个名字应该是从S5PC1x0开始出现的，在s5pv210里面的定义是摄像头接口，但是它同样具有图像数据颜色空间转换的作用。而exynos4412对它的定义看起来更清晰些，摄像头接口被定义为FIMC-LITE 。颜色空间转换的硬件结构被定义为FIMC-IS。不多说了，我们先来看看Linux3.0.8 三星的BSP包中与fimc驱动相关的文件。
上面的源码文件组成了整个fimc的驱动框架。通过.c文件的命名也大致可以猜测到FIMC的几个用途：
1、Capture ，Camera Interface 用于控制Camera，及m2m操作
2、Output，这个用途可以简单看成：只使用了FIMC的m2m功能，这里fimc实际上就成了一个带有颜色空间转换功能的高速DMA。
3、Overlay，比如Android 的Overlay就依赖了FIMC的这个功能，可以简单把它看作是个m2fb，当然实质上还是m2m。
清楚FIMC的大致用途了。再来说说，每个C文件在FIMC驱动框架中扮演了何种角色：
csis.c文件，用于MIPI 接口的摄像头设备，这里不多说什么了。
fimc_dev.c 是驱动中对FIMC硬件设备最高层的抽象，这在后面会详细介绍。
fimc_v4l2.c linux驱动中 ，将fimc 设备的功能操作接口（Capture，output，Overlay），用v4l2框架封装。在应用层用过摄像头设备，或在应用层使用FMIC设备完成过m2m操作的朋友应该都清楚，fimc经层层封装后最终暴露给用户空间的是v4l2 标准接口的设备文件 videoX。 这里面也引出了一个我们应该关注的问题：Fimc设备在软件层上是如何同摄像头设备关联的。
fimc_capture.c 实现对camera Interface 的控制操作，它实现的基础依赖硬件相关的摄像头驱动（eg.ov965X.c / ov5642.c 等）。 并且提供以下函数接口，由fimc_v4l2.c文件进一步封装
int fimc_g_parm(struct file *file, void*fh, struct v4l2_streamparm *a)
int fimc_s_parm(struct file *file, void*fh, struct v4l2_streamparm *a)
intfimc_queryctrl(struct file *file, void *fh, struct v4l2_queryctrl *qc)
intfimc_querymenu(struct file *file, void *fh, struct v4l2_querymenu *qm)
intfimc_enum_input(struct file *file, void *fh, struct v4l2_input *inp)
intfimc_g_input(struct file *file, void *fh, unsigned int *i)
intfimc_release_subdev(struct fimc_control *ctrl)
intfimc_s_input(struct file *file, void *fh, unsigned int i)
intfimc_enum_fmt_vid_capture(struct file *file, void *fh,struct v4l2_fmtdesc *f)
intfimc_g_fmt_vid_capture(struct file *file, void *fh, struct v4l2_format *f)
intfimc_s_fmt_vid_capture(struct file *file, void *fh, struct v4l2_format *f)
intfimc_try_fmt_vid_capture(struct file *file, void *fh, struct v4l2_format *f)
intfimc_reqbufs_capture(void *fh, struct v4l2_requestbuffers *b)
intfimc_querybuf_capture(void *fh, struct v4l2_buffer *b)
intfimc_g_ctrl_capture(void *fh, struct v4l2_control *c)
intfimc_s_ctrl_capture(void *fh, struct v4l2_control *c)
intfimc_s_ext_ctrls_capture(void *fh, struct v4l2_ext_controls *c)
intfimc_cropcap_capture(void *fh, struct v4l2_cropcap *a)
intfimc_g_crop_capture(void *fh, struct v4l2_crop *a)
intfimc_s_crop_capture(void *fh, struct v4l2_crop *a)
intfimc_start_capture(struct fimc_control *ctrl)
intfimc_stop_capture(struct fimc_control *ctrl)
intfimc_streamon_capture(void *fh)
intfimc_streamoff_capture(void *fh)
intfimc_qbuf_capture(void *fh, struct v4l2_buffer *b)
intfimc_dqbuf_capture(void *fh, struct v4l2_buffer *b)
fimc_output.c 实现fimc m2m操作，需要用FIMC实现硬件颜色空间转换的时候，这个文件里的函数就派上作用了，另外在fimc 用于Capture 和 overlay 过程本质上也包含m2m操作。因此除了提供功能函数接口，由fimc_v4l2.c文件进一步封装。另外还提供了一些功能函数供fimc_dev.c调用，比如用于设置一个m2m过程的srcAddr（源地址） 和 dstAddr（目的地址）。这部分接口太多就不贴出来了。
fimc_overlay.c 实现fimc overlay操作。同样提供函数接口，由fimc_v4l2.c文件进一步封装。
fimc_regs.c Fimc硬件相关操作，基本寄存器配置等。这个文件提供函数接口供fimc_capture.c、fimc_output.c、fimc_overlay.c调用。
通过刚才的分析，可以总结出下面的源码结构图：
好了，框架有了，再来看源码就轻松多了
接下来，先来看看FIMC设备的注册过程。以FIMC-0为例，说说/dev/video0 这个设备文件是怎么出来的。
先看几个关键结构：
首先是 s3c_platform_fimcfimc_plat_lsi；也就是抽象fimc模块的数据结构，fimc_plat_lsi还包含了一个.camera成员。该结构初始化如下
static struct s3c_platform_fimc fimc_plat_lsi = {
.srclk_name = "mout_mpll",
.clk_name = "sclk_fimc",
.lclk_name = "fimc",
.clk_rate = 166750000,
#if defined(CONFIG_VIDEO_S5K4EA)
.default_cam = CAMERA_CSI_C,
#else
#ifdef CAM_ITU_CH_A
.default_cam = CAMERA_PAR_A,
#else
.default_cam = CAMERA_PAR_B,
#endif
#endif
.camera = {
#ifdef CONFIG_VIDEO_S5K4ECGX
&s5k4ecgx,
#endif
#ifdef CONFIG_VIDEO_S5KA3DFX
&s5ka3dfx,
#endif
#ifdef CONFIG_VIDEO_S5K4BA
&s5k4ba,
#endif
#ifdef CONFIG_VIDEO_S5K4EA
&s5k4ea,
#endif
#ifdef CONFIG_VIDEO_TVP5150
&tvp5150,
#endif
#ifdef CONFIG_VIDEO_OV9650
&ov9650,
#endif
},
.hw_ver = 0x43,
};
可以看到在s3c_platform_fimc中有一个camera成员。这里重点看一下ov9650.展开ov9650
static struct s3c_platform_camera ov9650 = {
#ifdef CAM_ITU_CH_A
.id = CAMERA_PAR_A,
#else
.id = CAMERA_PAR_B,
#endif
.type = CAM_TYPE_ITU,
.fmt = ITU_601_YCBCR422_8BIT,
.order422 = CAM_ORDER422_8BIT_YCBYCR,
.i2c_busnum = 0,
.info = &ov9650_i2c_info,
.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_YUYV,
.srclk_name = "mout_mpll",
/* .srclk_name = "xusbxti", */
.clk_name = "sclk_cam1",
.clk_rate = 40000000,
.line_length = 1920,
.width = 1280,
.height = 1024,
.window = {
.left = 0,
.top = 0,
.width = 1280,
.height = 1024,
},
/* Polarity */
.inv_pclk = 1,
.inv_vsync = 1,
.inv_href = 0,
.inv_hsync = 0,
.initialized = 0,
.cam_power = ov9650_power_en,
};
这个结构体，实现了对ov9650摄像头硬件结构的抽象。定义了摄像头的关键参数和基本特性。
因为fimc设备在linux3.0.8内核中作为一个平台设备加载，而上面提到的s3c_platform_fimcfimc_plat_lsi仅是fimc的抽象数据而非设备。这就需要将抽象fimc的结构体作为fimc platform_device 的一个私有数据。所以就有了下面的过程。s3c_platform_fimcfimc_plat_lsi 结构在板级设备初始化XXX_machine_init(void) 过程作为s3c_fimc0_set_platdata 的实参传入。之后fimc_plat_lsi就成为了fimc设备的 platform_data 。s3c_fimc0_set_platdata(&fimc_plat_lsi);
s3c_fimc1_set_platdata(&fimc_plat_lsi);
s3c_fimc2_set_platdata(&fimc_plat_lsi);
以s3c_fimc0_set_platdata为例展开
void __init s3c_fimc0_set_platdata(struct s3c_platform_fimc *pd)
{
struct s3c_platform_fimc *npd;
if (!pd)
pd = &default_fimc0_data;
npd = kmemdup(pd, sizeof(struct s3c_platform_fimc), GFP_KERNEL);
if (!npd)
printk(KERN_ERR "%s: no memory for platform data\n", __func__);
else {
if (!npd->cfg_gpio)
npd->cfg_gpio = s3c_fimc0_cfg_gpio;
if (!npd->clk_on)
npd->clk_on = s3c_fimc_clk_on;
if (!npd->clk_off)
npd->clk_off = s3c_fimc_clk_off;
npd->hw_ver = 0x45;
/* starting physical address of memory region */
npd->pmem_start = s5p_get_media_memory_bank(S5P_MDEV_FIMC0, 1);
/* size of memory region */
npd->pmem_size = s5p_get_media_memsize_bank(S5P_MDEV_FIMC0, 1);
s3c_device_fimc0.dev.platform_data = npd;
}
}
最后一句是关键 s3c_device_fimc0.dev.platform_data = npd;
看一下s3c_device_fimc0定义：struct platform_device s3c_device_fimc0 = {
.name = "s3c-fimc",
.id = 0,
.num_resources = ARRAY_SIZE(s3c_fimc0_resource),
.resource = s3c_fimc0_resource,
};
fimc的抽象数据，则作为它的私有数据被包含进了s3c_device_fimc0这个结构中。到这里才完成了FIMC平台设备的最终定义。这个平台设备的定义s3c_device_fimc0又被添加到了整个硬件平台的 platform_device 列表中，最终在XXX_machine_init(void) 函数中调用platform_add_devices(mini210_devices, ARRAY_SIZE(mini210_devices)); 完成所有platform_device 的注册：
static struct platform_device *mini210_devices[] __initdata = {
&s3c_device_adc,
&s3c_device_cfcon,
&s3c_device_nand,
。。。
&s3c_device_fb,
&mini210_lcd_dev,
#ifdef CONFIG_VIDEO_FIMC
&s3c_device_fimc0,
&s3c_device_fimc1,
&s3c_device_fimc2,
}
platform_add_devices(mini210_devices, ARRAY_SIZE(mini210_devices));platform_device 被加载后，等待与之匹配的 platform_driver 。若此时 fimc driver 的驱动模块被加载。这个时候， fimc_dev.c 文件里的 static int __devinit fimc_probe(structplatform_device *pdev) 函数上场了。
static int __devinit fimc_probe(struct platform_device *pdev)
{
struct s3c_platform_fimc *pdata;
struct fimc_control *ctrl;
struct clk *srclk;
int ret;
if (!fimc_dev) {
fimc_dev = kzalloc(sizeof(*fimc_dev), GFP_KERNEL);
if (!fimc_dev) {
dev_err(&pdev->dev, "%s: not enough memory\n",
__func__);
return -ENOMEM;
}
}
ctrl = fimc_register_controller(pdev);
if (!ctrl) {
printk(KERN_ERR "%s: cannot register fimc\n", __func__);
goto err_alloc;
}
pdata = to_fimc_plat(&pdev->dev);
if (pdata->cfg_gpio)
pdata->cfg_gpio(pdev);
#ifdef REGULATOR_FIMC
/* Get fimc power domain regulator */
ctrl->regulator = regulator_get(&pdev->dev, "pd");
if (IS_ERR(ctrl->regulator)) {
fimc_err("%s: failed to get resource %s\n",
__func__, "s3c-fimc");
return PTR_ERR(ctrl->regulator);
}
#endif //REGULATOR_FIMC
/* fimc source clock */
srclk = clk_get(&pdev->dev, pdata->srclk_name);
if (IS_ERR(srclk)) {
fimc_err("%s: failed to get source clock of fimc\n",
__func__);
goto err_v4l2;
}
/* fimc clock */
ctrl->clk = clk_get(&pdev->dev, pdata->clk_name);
if (IS_ERR(ctrl->clk)) {
fimc_err("%s: failed to get fimc clock source\n",
__func__);
goto err_v4l2;
}
/* set parent for mclk */
clk_set_parent(ctrl->clk, srclk);
/* set rate for mclk */
clk_set_rate(ctrl->clk, pdata->clk_rate);
/* V4L2 device-subdev registration */
ret = v4l2_device_register(&pdev->dev, &ctrl->v4l2_dev);
if (ret) {
fimc_err("%s: v4l2 device register failed\n", __func__);
goto err_fimc;
}
/* things to initialize once */
if (!fimc_dev->initialized) {
ret = fimc_init_global(pdev);
if (ret)
goto err_v4l2;
}
/* video device register */
ret = video_register_device(ctrl->vd, VFL_TYPE_GRABBER, ctrl->id);
if (ret) {
fimc_err("%s: cannot register video driver\n", __func__);
goto err_v4l2;
}
video_set_drvdata(ctrl->vd, ctrl);
ret = device_create_file(&(pdev->dev), &dev_attr_log_level);
if (ret < 0) {
fimc_err("failed to add sysfs entries\n");
goto err_global;
}
printk(KERN_INFO "FIMC%d registered successfully\n", ctrl->id);
return 0;
err_global:
video_unregister_device(ctrl->vd);
err_v4l2:
v4l2_device_unregister(&ctrl->v4l2_dev);
err_fimc:
fimc_unregister_controller(pdev);
err_alloc:
kfree(fimc_dev);
return -EINVAL;
}
在fimc_probe函数中有这么一段
if(!fimc_dev->initialized) {
ret = fimc_init_global(pdev);
if (ret)
goto err_v4l2;
}这段代码执行过程：首先判断fimc是否已经被初始化完成（此时FIMC是忙状态的），如果没有被初始化，则执行fimc_init_global(pdev);函数，它的作用是先判断平台数据中是否初始化了摄像头结构（即前面提到的.camera成员），从平台数据中获得摄像头的时钟频率并将平台数据中内嵌的s3c_platform_camera结构数据保存到该驱动模块全局的fimc_dev中，感兴趣的朋友可以展开这个函数看一下，这里就不再贴出来了。
紧接着这段代码还执行了两个非常关键的过程：
ret= v4l2_device_register(&pdev->dev, &ctrl->v4l2_dev);
if (ret) {
fimc_err("%s: v4l2device register failed\n", __func__);
goto err_fimc;
}这个函数里的核心完成了对v4l2_dev->subdev链表头的初始化，并将ctrl->v4l2_dev关联到pdev->dev结构的私有数据的driver_data成员中（即完成了pdev->dev->p->driver_data= ctrl->v4l2_dev; ），也就是实现了v4l2_dev向内核结构注册的过程。
ret= video_register_device(ctrl->vd, VFL_TYPE_GRABBER, ctrl->id);
if (ret) {
fimc_err("%s: cannotregister video driver\n", __func__);
goto err_v4l2;
}
video_set_drvdata(ctrl->vd, ctrl);
ret = device_create_file(&(pdev->dev),&dev_attr_log_level);上面的过程完成了对video_device 设备的注册，并且在sys 目录下生成了对应的属性文件。如果系统中移植有mdev，将会生成对应设备节点/dev/videoX。
其实到目前为止，只完成了fimc设备主要数据结构的初始化和注册，几乎没有操作fimc或摄像头的硬件寄存器。也没有完成FIMC驱动和摄像头的驱动模块的软件关联。我们是如何做到仅操作fimc的设备节点/dev/videoX就能控制摄像头设备的效果呢？下回分解吧。。。