OMAP 3 图像信号处理器 (ISP) 驱动

V4L2 驱动框架概览

OMAP 3 图像信号处理器 (ISP) 驱动

Chinese translated version of Documentation/video4linux/omap3isp.txt

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Documentation/video4linux/omap3isp.txt 的中文翻译

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以下为正文
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OMAP 3 图像信号处理器 (ISP) 驱动

Copyright (C) 2010 Nokia Corporation
Copyright (C) 2009 Texas Instruments, Inc.

联系人: Laurent Pinchart 
	  Sakari Ailus 
	  David Cohen 


介绍
===

本文档介绍了由 drivers/media/video/omap3isp 加载的德州仪器
（TI）OMAP 3 图像信号处理器 (ISP) 驱动。原始驱动由德州仪器（TI）
编写，但此后由诺基亚重写了两次。

驱动已在以下 OMAP 3 系列的芯片中成功使用：

	3430
	3530
	3630

驱动实现了 V4L2、媒体控制器和 v4l2_subdev 接口。支持内核中使用
v4l2_subdev 接口的传感器、镜头和闪光灯驱动。


拆分为子设备
==========

OMAP 3 ISP 被拆分为 V4L2 子设备，ISP中的每个模块都由一个子设备
来表示。每个子设备向用户空间提供一个 V4L2 子设备接口。

	OMAP3 ISP CCP2
	OMAP3 ISP CSI2a
	OMAP3 ISP CCDC
	OMAP3 ISP preview
	OMAP3 ISP resizer
	OMAP3 ISP AEWB
	OMAP3 ISP AF
	OMAP3 ISP histogram

ISP 中每个可能的连接都通过一个链接嵌入到媒体控制器接口中。详见例程 [2]。


控制 OMAP 3 ISP
==============

通常，对 OMAP 3 ISP 的配置会在下一帧起始时生效。在传感器垂直消隐期间，
模块变为空闲时完成配置。在内存到内存的操作中，视频管道一次处理一帧。
应用配置应在帧间完成。

ISP 中的所有模块，除 CSI-2 和 （可能存在的）CCP2 接收器外，都必须
接收完整的帧数据。因此，传感器必须保证从不发送部分帧数据给ISP。

Autoidle（自动空闲）功能至少在 3430 的 ISP 模块中确实存在一些问题。
当 omap3isp 模块参数 autoidle 非零时，autoidle（自动空闲）功能
仅在 3630 中启用了。


事件机制
======

OMAP 3 ISP 驱动在 CCDC 和统计（AEWB、AF 和 直方图）子设备中支持
V4L2 事件机制接口。

CCDC 子设备通过 HS_VS 中断，处理 V4L2_EVENT_FRAME_SYNC 类型
事件，用于告知帧起始。早期版本的驱动则使用 V4L2_EVENT_OMAP3ISP_HS_VS。
当在 CCDC 模块中接收到起始帧的第一行时，会准确地触发事件。这个事件
可以在 CCDC 子设备中“订阅”。

（当使用并行接口时，必须注意正确地配置 VS 信号极性。而当使用串行接收时
这个会自动校正。）

每个统计子设备都可以产生事件。每当一个统计缓冲区可由用户空间应用程序
通过 VIDIOC_OMAP3ISP_STAT_REQ IOCTL 操作获取时，就会产生一个
事件。当前存在以下事件：

	V4L2_EVENT_OMAP3ISP_AEWB
	V4L2_EVENT_OMAP3ISP_AF
	V4L2_EVENT_OMAP3ISP_HIST

这些 ioctl 的事件数据类型为 struct omap3isp_stat_event_status
结构体。如果出现计算错误的统计，也同样会产生一个事件，但没有相关的统计
数据缓冲区。这种情况下 omap3isp_stat_event_status.buf_err 会被
设置为非零值。


私有 IOCTL
==========

OMAP 3 ISP 驱动支持标准的 V4L2 IOCTL 以及可能存在且实用的控制。但
ISP 提供的许多功能都不在标准 IOCTL 之列，例如 gamma（伽马）表和统计
数据采集配置等。

通常，会有一个私有 ioctl 用于配置每个包含硬件依赖功能的模块。

支持以下私有 IOCTL：

	VIDIOC_OMAP3ISP_CCDC_CFG
	VIDIOC_OMAP3ISP_PRV_CFG
	VIDIOC_OMAP3ISP_AEWB_CFG
	VIDIOC_OMAP3ISP_HIST_CFG
	VIDIOC_OMAP3ISP_AF_CFG
	VIDIOC_OMAP3ISP_STAT_REQ
	VIDIOC_OMAP3ISP_STAT_EN

在 include/linux/omap3isp.h 中描述了这些 ioctl 使用的参数结构体。
与特定 ISP 模块相关的 ISP 自身的详细功能在技术参考手册 (TRMs)中有
描述，详见文档结尾。

虽然在不使用任何私有 IOCTL 的情况下使用 ISP 驱动是可能的，但这样无法
获得最佳的图像质量。AEWB、AF 和 直方图（译者注：一般用于自动曝光和增益
控制，以及图像均衡等）模块无法在未使用适当的私有 IOCTL 配置的情况下使用。


CCDC 和 preview（预览）模块 IOCTL
===============================

VIDIOC_OMAP3ISP_CCDC_CFG 和 VIDIOC_OMAP3ISP_PRV_CFG IOCTL
被分别用于配置、启用和禁用 CCDC 和 preview（预览）模块的功能。在它们
所控制的模块中，两个 IOCTL 控制多种功能。VIDIOC_OMAP3ISP_CCDC_CFG IOCTL
接受一个指向 omap3isp_ccdc_update_config 结构体的指针作为它的参数。
同样的，VIDIOC_OMAP3ISP_PRV_CFG 接受一个指向 omap3isp_prev_update_config
结构体的指针。以上两个结构体定义位于 [1]。

这些结构体中的 update 域标识是否针对指定的功能更新配置，而 flag 域
则标识是启用还是禁用此功能。

update 和 flag 位接受以下掩码值。CCDC 和 preview（预览）模块的
每个单独功能都与一个 flag 关联（禁用或启用；在结构体中 flag 域的
一部分）和一个指向功能配置数据的指针。

对于 VIDIOC_OMAP3ISP_CCDC_CFG，下面列出了 update 和 flag 域
中的有效值。 这些值可能会在同一个 IOCTL 调用中配置多个功能。

        OMAP3ISP_CCDC_ALAW
        OMAP3ISP_CCDC_LPF
        OMAP3ISP_CCDC_BLCLAMP
        OMAP3ISP_CCDC_BCOMP
        OMAP3ISP_CCDC_FPC
        OMAP3ISP_CCDC_CULL
        OMAP3ISP_CCDC_CONFIG_LSC
        OMAP3ISP_CCDC_TBL_LSC

针对 VIDIOC_OMAP3ISP_PRV_CFG 的相应值如下：

        OMAP3ISP_PREV_LUMAENH
        OMAP3ISP_PREV_INVALAW
        OMAP3ISP_PREV_HRZ_MED
        OMAP3ISP_PREV_CFA
        OMAP3ISP_PREV_CHROMA_SUPP
        OMAP3ISP_PREV_WB
        OMAP3ISP_PREV_BLKADJ
        OMAP3ISP_PREV_RGB2RGB
        OMAP3ISP_PREV_COLOR_CONV
        OMAP3ISP_PREV_YC_LIMIT
        OMAP3ISP_PREV_DEFECT_COR
        OMAP3ISP_PREV_GAMMABYPASS
        OMAP3ISP_PREV_DRK_FRM_CAPTURE
        OMAP3ISP_PREV_DRK_FRM_SUBTRACT
        OMAP3ISP_PREV_LENS_SHADING
        OMAP3ISP_PREV_NF
        OMAP3ISP_PREV_GAMMA

在启用某个功能的时候，相关的配置数据指针不可为 NULL。在禁用某个功能时，
配置数据指针会被忽略。


统计模块 IOCTL
=============

统计子设备相较于其他子设备提供了更多动态配置选项。在图像处理流水线处于
工作状态时，它们可以被启用、禁用和重配。

统计模块总是从 CCDC 中获取输入的图像数据（由于直方图内存读取未实现）。
统计数据可由用户通过统计子设备节点使用私有 IOCTL 获取。

AEWB、AF 和 直方图子设备提供的私有 IOCTL 极大程度上反应了 ISP 硬件
提供的寄存器级接口。有些方面纯粹和驱动程序的实现相关，这些将在下面讨论。

VIDIOC_OMAP3ISP_STAT_EN
-----------------------

这个私有 IOCTL 启用/禁用 一个统计模块。如果这个申请在视频流启动前完成，
它将在视频流水线开始工作时生效。如果视频流水线已经处于工作状态了，它将在
CCDC 变为空闲时生效。

VIDIOC_OMAP3ISP_AEWB_CFG, VIDIOC_OMAP3ISP_HIST_CFG and VIDIOC_OMAP3ISP_AF_CFG
-----------------------------------------------------------------------------

这些 IOCTL 用于配置模块。它们要求用户应用程序对硬件有深入的认识。对
大多数域的解释可以在 OMAP 的 TRM 中找到。以下两个域对于以上所有的
私有 IOCTL 配置都很常见，由于他们没有在 TRM 中提及，故需要对其有
更好的认识。

omap3isp_[h3a_af/h3a_aewb/hist]_config.buf_size:

模块在内部处理自身缓冲。对模块数据输出所必需的缓存大小依赖于已申请的配置。
虽然驱动支持在视频流工作时重新配置，但对于所需缓存量大于模块启用时内部
所分配数量的情况，则不支持重新配置。在这种情况下将返回 -EBUSY。为了避免
此类状况，无论是禁用/重配/启用模块，还是第一次配置时申请必须的缓存大小，
都应在模块禁用的情况下进行。

内部缓冲分配的大小需综合考虑所申请配置的最小缓存量以及 buf_size 域中
所设的值。如果 buf_size 域在[minimum（最小值）, maximum（最大值）]
缓冲大小范围之外，则应该将其调整到其范围中。驱动则会选择最大值。正确的
buf_size 值将回写到用户应用程序中。

omap3isp_[h3a_af/h3a_aewb/hist]_config.config_counter:

由于配置并未在申请之后同步生效，驱动必须提供一个跟踪这类信息的方法，
以提供更准确的数据。在一个配置被申请之后，返回到用户空间应用程序的
config_counter 是一个与其配置相关的唯一值。当用户应用程序接收到
一个缓冲可用或一个新的缓冲申请事件时，这个 config_counter 用于
一个缓冲数据和一个配置的匹配。

VIDIOC_OMAP3ISP_STAT_REQ
------------------------

将内部缓冲队列中最早的数据发送到用户空间，然后丢弃此缓冲区。
omap3isp_stat_data.frame_number 域与视频缓冲的 field_count
域相匹配。


技术参考手册 (TRMs) 和其他文档
==========================

OMAP 3430 TRM:

参考于 2011-03-05.

OMAP 35xx TRM:
 参考于 2011-03-05.

OMAP 3630 TRM:

参考于 2011-03-05.

DM 3730 TRM:
 参考于 2011-03-06.


参考资料
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[1] include/linux/omap3isp.h

[2] http://git.ideasonboard.org/?p=media-ctl.git;a=summary