Linux ARM平台开发系列讲解（摄像头V4L2子系统） 2.12.1 摄像头介绍及其工具获取

1. 概述

该章节是分析Linux摄像头I2C-V4L2驱动，包括摄像头的一个介绍、摄像头配置和V4L2驱动的出图框架。采用的Linux ARM 芯片为RK3399，摄像头模组为OV13850.其中AIO-3399J 开发板分别带有两个 MIPI，MIPI 支持最高 4K 拍照，并支持 1080P 30fps 以上视频录制。此外，开发板还支持 USB 摄像头。

• RK3399 MIPI接口图
  

• 摄像头模组图片
  

• 连接方法
  

2. 摄像头参数

• 品牌：Omnivision

• 型号：CMK-OV13850

• 接口：MIPI

• 像素：1320W

• 芯片引脚图
  

3. 硬件连接图

• MIPI CSI接线
  由下图也可以得出，MIPI-CSI于主控芯片而言只有输入没有输出。
  

3. 硬件连接图

• 驱动源码内核版本Linux4.4
• OV13850驱动源码下载地址

4. 摄像头相关概念

写摄像头驱动，一定要对摄像头的一些专有名字做了解，不然会看不懂数据手册，本篇以瑞芯微RK3399为例，具体相关名词如下：

• 3A：指的是自动聚焦（AF），自动曝光（AE）和自动白平衡（AEB）算法，或者算法.so 库
• Async Sub Device，特指在 Media Controller 结构下的 V4L2 子设备
• Bayer Raw，或者 Raw Bayer，表示设备（Sensor 或 ISP）输出的 RGGB，BGGR，GBRG， GRBG 等格式，或该格式的数据帧
• Buildroot, 特指 Rockchip 基于 Buildroot[2] 发布的一系列 Linux SDK
• CIF，Camera Interface， 即 Camera 接口， 用以接收 Sensor 数据并保存到 Memory 中
• DVP，一种并行接口，即 Digital Video Port
• Entity, 本文指 Media Controller 框架下的各节点
• FCC 或 FourCC，即 Four Character(FCC) codes，指 Linux Kernel 中用 4 个字符表示的图 像格式，详见 FourCC 介绍
• HSYNC，行同步信号
• ISP，Image Signal Processing，用以接收并处理图像
• IOMMU，Input-Output Memory Management Unit，本文指 Rockchip 系列芯片中的 iommu 模块，用于将物理上分散的内存页 映射成 cif、isp 可见的连续内存
• Media Controller，Linux kernel 的一种媒体框架
• MIPI，本文指 MIPI 协议
• MIPI-DPHY，本文指 MIPI-DPHY 协议，或 Rockchip 芯片中符合 MIPI-DPHY 协议的控制器
• MP，即 Main Path，指 Rockchip ISP 的一个输出节点，可输出全分辨率图像，一般用来拍照， 抓取 Raw 图
• PCLK，即 Pixel clock
• Pipeline，本文指 media controller 下各个 entity 相互连接形成的链路
• SP，即 Self Path，指 Rockchip ISP 的一个输出节点，最高只能输出 1080p 分辨率，一般用 作预览
• Userspace，即 Linux 用户空间（相对于 Linux 内核空间），本文特指用户层或在用户层执行 的程序
• V4L2，即 Video4Linux2，Linux kernel 的视视频处理模块
• VIP，在 Rockchip 芯片中，即 Video Input Processor， 曾作为 CIF 的别名，已不再使用
• VSYNC，场同步信号

5. v4l-utils 工具及应用

• 摄像头开发离不开Linux 内核V4L2驱动，为了方便调试摄像头出图，就出现了调试工具，例如v4l-utils。
• v4l-utils 工具是由 Linuxtv[1] 维护的一个 V4L2 开发套件， 它提供一系列 V4L2 及 media framework 相关的工具，用来配置 V4L2 子设备的属性，测试 V4L2 设备，并提供如 libv4l2.so 开发库等等。
• 这一章主要介绍 v4l-utils 中的两个命令行工具：media-ctl 以及 v4l2-ctl。

5.1 工具介绍

• media-ctl， 用以查看、配置拓扑结构
• v4l2-ctl， 用以配置 v4l2 controls，可抓帧，设置 cif，isp，sensor 参数
  不同版本的 v4l-utils 所对应的参数，format 代码会有些不同，特别是 mbus-fmt 部分。本文所采 用的版本是集成在 Linux SDK 中的 v4l-utils-1.14.1。

5.2 获取并编译 v4l-utils

• 在 Rockchip 发布的 Linux SDK 中， 默认已集成了 v4l-utils 包。用户可以通过 buildroot 的 编译开关开启或关闭 v4l-utils 包。如 SDK 目录下， buildroot/configs/rockchip_px3se_defconfig 文件中，如下这一行将 v4l-utils 编译选项打开：

BR2_PACKAGE_LIBV4L_UTILS=y

• 用户也可以在 Linuxtv 的官网获取源码编译，编译请参考 wiki。

• V4l-utils 包在 ubuntu 系统下， 也可通过 apt 工具直接安装，如下：

sudo apt-get install v4l-utils

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