分析ov5640.c驱动
分析ov5640.c驱动
// 定义ov5640设备的i2c设备id列表
static const struct i2c_device_id ov5640_id[] = {
{"ov5640", 0}, // 设备名称为"ov5640"，标识为0
{}, // 空的设备id作为结尾
};
// 定义ov5640设备的设备树id列表
static const struct of_device_id ov5640_dt_ids[] = {
{ .compatible = "ovti,ov5640" }, // 设备兼容性字符串为"ovti,ov5640"
{ /* sentinel */ } // 结尾标志
};
// 定义ov5640设备的i2c驱动结构体
static struct i2c_driver ov5640_i2c_driver = {
.driver = {
.name = "ov5640", // 驱动名称为"ov5640"
.of_match_table = ov5640_dt_ids, // 设备树id列表
},
.id_table = ov5640_id, // 设备id列表
.probe_new = ov5640_probe, // 指定驱动的探测函数
.remove = ov5640_remove, // 指定驱动的移除函数
};
// 注册ov5640设备的i2c驱动
module_i2c_driver(ov5640_i2c_driver);
之后我们进入ov5640_probe查看
static int ov5640_probe(struct i2c_client *client)
{
struct device *dev = &client->dev; // 获取i2c_client对应的设备结构体指针
struct fwnode_handle *endpoint; // 用于处理设备树节点的句柄
struct ov5640_dev *sensor; // 自定义的ov5640设备结构体指针
struct v4l2_mbus_framefmt *fmt; // V4L2媒体总线格式结构体指针，用于描述图像帧格式
u32 rotation; // 用于存储传感器的旋转角度
int ret; // 用于保存函数返回值
sensor = devm_kzalloc(dev, sizeof(*sensor), GFP_KERNEL); // 为ov5640_dev结构体分配内存空间
if (!sensor)
return -ENOMEM;
sensor->i2c_client = client; // 将i2c_client指针保存到ov5640_dev结构体中
/*
* 默认初始化序列将传感器初始化为
* YUV422 UYVY VGA@30fps
*/
fmt = &sensor->fmt; // 获取ov5640_dev结构体中的v4l2_mbus_framefmt结构体指针
fmt->code = MEDIA_BUS_FMT_UYVY8_2X8; // 设置图像帧的格式为UYVY8_2X8
fmt->colorspace = V4L2_COLORSPACE_SRGB; // 设置图像帧的色彩空间为SRGB
fmt->ycbcr_enc = V4L2_MAP_YCBCR_ENC_DEFAULT(fmt->colorspace); // 根据色彩空间设置亮度和色度编码方式
fmt->quantization = V4L2_QUANTIZATION_FULL_RANGE; // 设置图像帧的量化范围为全范围
fmt->xfer_func = V4L2_MAP_XFER_FUNC_DEFAULT(fmt->colorspace); // 根据色彩空间设置传输函数
fmt->width = 640; // 设置图像帧的宽度为640像素
fmt->height = 480; // 设置图像帧的高度为480像素
fmt->field = V4L2_FIELD_NONE; // 设置图像帧的场类型为无场
sensor->frame_interval.numerator = 1; // 设置帧间隔的分子为1
sensor->frame_interval.denominator = ov5640_framerates[OV5640_30_FPS]; // 设置帧间隔的分母为30fps对应的值
sensor->current_fr = OV5640_30_FPS; // 设置当前帧率为30fps
sensor->current_mode =
&ov5640_mode_data[OV5640_MODE_VGA_640_480]; // 设置当前模式为VGA 640x480
sensor->last_mode = sensor->current_mode; // 将当前模式作为上一个模式保存
sensor->ae_target = 52; // 设置自动曝光的目标值为52
/* 可选的传感器物理旋转指示 */
/* 即为我们在v4l2架构章节添加设备树时在media/i2c/ov5640.txt文件下看见的rotation = <180>;值*/
ret = fwnode_property_read_u32(dev_fwnode(&client->dev), "rotation",
&rotation); // 从设备树中读取传感器的旋转角度
if (!ret) {
switch (rotation) { // 根据旋转角度进行处理
case 180:
sensor->upside_down = true; // 如果旋转角度为180度，则设置倒置标志位为true
/* fall through */
case 0:
break;
default:
dev_warn(dev, "%u degrees rotation is not supported, ignoring...\n",
rotation); // 如果旋转角度不为0或180，则打印警告信息
}
}
endpoint = fwnode_graph_get_next_endpoint(dev_fwnode(&client->dev),
NULL); // 获取传感器在设备树中的端点节点
if (!endpoint) {
dev_err(dev, "endpoint node not found\n"); // 如果节点不存在，则打印错误信息
return -EINVAL; // 返回无效参数错误码
}
ret = v4l2_fwnode_endpoint_parse(endpoint, &sensor->ep); // 解析端点节点，将结果保存到ov5640_dev结构体中
fwnode_handle_put(endpoint); // 释放端点节点的句柄
if (ret) {
dev_err(dev, "Could not parse endpoint\n"); // 如果解析失败，则打印错误信息
return ret; // 返回错误码
}
/* 获取系统时钟（xclk）*/
/* 以下节点都在v4l2设备树章节分析过 */
sensor->xclk = devm_clk_get(dev, "xclk"); // 获取xclk时钟
if (IS_ERR(sensor->xclk)) {
dev_err(dev, "failed to get xclk\n"); // 如果获取失败，则打印错误信息
return PTR_ERR(sensor->xclk); // 返回错误码
}
sensor->xclk_freq = clk_get_rate(sensor->xclk); // 获取xclk时钟的频率
if (sensor->xclk_freq < OV5640_XCLK_MIN ||
sensor->xclk_freq > OV5640_XCLK_MAX) {
dev_err(dev, "xclk frequency out of range: %d Hz\n",
sensor->xclk_freq); // 如果xclk频率超出范围，则打印错误信息
return -EINVAL; // 返回无效参数错误码
}
/* 请求可选的电源关闭引脚 */
sensor->pwdn_gpio = devm_gpiod_get_optional(dev, "powerdown",
GPIOD_OUT_HIGH); // 获取电源关闭引脚
if (IS_ERR(sensor->pwdn_gpio))
return PTR_ERR(sensor->pwdn_gpio); // 如果获取失败，则返回错误码
/* 请求可选的复位引脚 */
sensor->reset_gpio = devm_gpiod_get_optional(dev, "reset",
GPIOD_OUT_HIGH); // 获取复位引脚
if (IS_ERR(sensor->reset_gpio))
return PTR_ERR(sensor->reset_gpio); // 如果获取失败，则返回错误码
/*================================ 以上操作可以统一称为硬件初始化 ===========================================*/
/*
*static const struct v4l2_subdev_ops ov5640_subdev_ops = {
* .core = &ov5640_core_ops, //用于处理与v4l2子设备核心功能相关的操作
* .video = &ov5640_video_ops, //用于处理与v4l2子设备视频相关的操作。
* .pad = &ov5640_pad_ops, //用于处理与v4l2子设备pad相关的操作
* 在v4l2子设备中，pad是指输入和输出端口。每个子设备可能有多个输入和输出端口（pad），并且每个端口都可以连接到不同的设备或者 其他子设备。pad操作主要涉及对输入和输出端口的配置、查询和控制。
*};
*/
v4l2_i2c_subdev_init(&sensor->sd, client, &ov5640_subdev_ops); // 初始化v4l2子设备结构体
sensor->sd.flags |= V4L2_SUBDEV_FL_HAS_DEVNODE |
V4L2_SUBDEV_FL_HAS_EVENTS; // 设置子设备标志位
sensor->pad.flags = MEDIA_PAD_FL_SOURCE; // 设置传感器子设备的pad标志位
sensor->sd.entity.function = MEDIA_ENT_F_CAM_SENSOR; // 设置子设备的功能为相机传感器
ret = media_entity_pads_init(&sensor->sd.entity, 1, &sensor->pad); // 初始化子设备的实体和pad
if (ret)
return ret; // 如果初始化失败，则返回错误码
ret = ov5640_get_regulators(sensor); // 获取传感器的电源
if (ret)
return ret; // 如果获取失败，则返回错误码
mutex_init(&sensor->lock); // 初始化互斥锁
ret = ov5640_check_chip_id(sensor); // 检查传感器的芯片ID
if (ret)
goto entity_cleanup; // 如果检查失败，则跳转到清理实体的代码
ret = ov5640_init_controls(sensor); // 初始化传感器的控制器
if (ret)
goto entity_cleanup; // 如果初始化失败，则跳转到清理实体的代码
ret = v4l2_async_register_subdev_sensor_common(&sensor->sd); // 注册v4l2异步子设备
if (ret)
goto free_ctrls; // 如果注册失败，则跳转到释放控制器的代码
return 0; // 返回成功
free_ctrls:
v4l2_ctrl_handler_free(&sensor->ctrls.handler); // 释放控制器
entity_cleanup:
mutex_destroy(&sensor->lock); // 销毁互斥锁
media_entity_cleanup(&sensor->sd.entity); // 清理子设备的实体
return ret; // 返回错误码
}
通过probe函数我们可以看到几个结构体
struct ov5640_dev {
struct i2c_client *i2c_client; // OV5640所连接的I2C客户端设备
struct v4l2_subdev sd; // V4L2子设备结构体
/*v4l2架构中分析过不加以赘述*/
struct media_pad pad; // 媒体子设备的媒体pad
/*
struct media_pad { 媒体子设备的端口结构体
struct media_gobj graph_obj; 媒体图形对象，必须作为结构体的第一个字段
struct media_entity *entity; 指向该端口所属的媒体实体的指针
u16 index; 端口的索引值
enum media_pad_signal_type sig_type; 端口的信号类型
unsigned long flags; 端口的标志位
};
* 该结构体用于表示媒体子设备的端口信息。每个媒体子设备可以有一个或多个端口，每个端口都由一个media_pad结构体表示。
* 结构体中的字段含义如下：
* - graph_obj: 媒体图形对象，必须作为结构体的第一个字段。用于将该端口绑定到媒体图形对象上。
* - entity: 指向该端口所属的媒体实体的指针。
* - index: 端口的索引值，用于唯一标识该端口。
* - sig_type: 端口的信号类型，标识端口所传输的信号类型。
* - flags: 端口的标志位，用于描述端口的一些特性或状态。
*/
struct v4l2_fwnode_endpoint ep; // 解析DT端点信息的v4l2_fwnode_endpoint结构体
/*
* struct v4l2_fwnode_endpoint {
* struct fwnode_endpoint base; // 基于fwnode_endpoint结构体的成员，表示设备节点的端点信息
* enum v4l2_mbus_type bus_type; // 总线类型枚举成员，表示总线类型
* union {
* struct v4l2_fwnode_bus_parallel parallel; // 如果总线类型为平行总线，则使用parallel字段
* struct v4l2_fwnode_bus_mipi_csi1 mipi_csi1; // 如果总线类型为MIPI CSI-1，则使用mipi_csi1字段
* struct v4l2_fwnode_bus_mipi_csi2 mipi_csi2; // 如果总线类型为MIPI CSI-2，则使用mipi_csi2字段
* } bus; // 总线类型具体信息的联合体成员
* u64 *link_frequencies; // 指向链接频率数组的指针，链接频率是数据传输的速率
* unsigned int nr_of_link_frequencies; // 链接频率数组中的元素数量
* };
*/
struct clk *xclk; // OV5640的系统时钟
u32 xclk_freq; // 系统时钟频率
struct regulator_bulk_data supplies[OV5640_NUM_SUPPLIES]; // OV5640的供电电压
struct gpio_desc *reset_gpio; // 复位引脚
struct gpio_desc *pwdn_gpio; // 电源关闭引脚
bool upside_down; // 是否上下翻转图像
/* 用于保护以下所有成员的互斥锁 */
struct mutex lock;
int power_count; // 电源引用计数
struct v4l2_mbus_framefmt fmt; // 当前的视频格式
bool pending_fmt_change; // 是否有待更改的视频格式
const struct ov5640_mode_info *current_mode; // 当前模式
const struct ov5640_mode_info *last_mode; // 上一个模式
enum ov5640_frame_rate current_fr; // 当前帧率
struct v4l2_fract frame_interval; // 帧间隔
struct ov5640_ctrls ctrls; // OV5640的控制项
u32 prev_sysclk, prev_hts; // 上一个系统时钟和水平总线同步时间
u32 ae_low, ae_high, ae_target; // 自动曝光的低、高、目标值
bool pending_mode_change; // 是否有待更改的模式
bool streaming; // 是否正在流式传输
}
struct v4l2_mbus_framefmt {
__u32 width; // 帧的宽度
__u32 height; // 帧的高度
__u32 code; // 帧的编码格式
__u32 field; // 帧的扫描方式
__u32 colorspace; // 帧的颜色空间
__u16 ycbcr_enc; // YCbCr编码方式
__u16 quantization; // 量化方式
__u16 xfer_func; // 传输函数
__u16 reserved[11]; // 保留字段
};
我们看到了一个非常重要的函数v4l2_i2c_subdev_init
void v4l2_i2c_subdev_init(struct v4l2_subdev *sd, struct i2c_client *client,
const struct v4l2_subdev_ops *ops)
{
v4l2_subdev_init(sd, ops); // 初始化v4l2_subdev结构体
sd->flags |= V4L2_SUBDEV_FL_IS_I2C; // 设置标志位，表示这是一个I2C子设备
sd->owner = client->dev.driver->owner; // 设置owner为i2c_client的驱动程序owner
sd->dev = &client->dev; // 设置dev指针指向i2c_client的dev
v4l2_set_subdevdata(sd, client); // 设置v4l2_subdev的subdev_data为i2c_client
i2c_set_clientdata(client, sd); // 设置i2c_client的client_data为v4l2_subdev
v4l2_i2c_subdev_set_name(sd, client, NULL, NULL); // 设置v4l2_subdev的名称
}
在上文中我们看到了这个结构体现在拿出来分析
static const struct v4l2_subdev_ops ov5640_subdev_ops = {
.core = &ov5640_core_ops, //用于处理与v4l2子设备核心功能相关的操作
.video = &ov5640_video_ops, //用于处理与v4l2子设备视频相关的操作。
.pad = &ov5640_pad_ops, //用于处理与v4l2子设备pad相关的操作
};
我们把每个相关操作拿出来分析
static const struct v4l2_subdev_pad_ops ov5640_pad_ops = {
.enum_mbus_code = ov5640_enum_mbus_code,
//这是一个函数指针，指向ov5640_enum_mbus_code函数，用于枚举支持的视频总线编码格式。
.get_fmt = ov5640_get_fmt,
//这是一个函数指针，指向ov5640_get_fmt函数，用于获取当前视频格式设置。
.set_fmt = ov5640_set_fmt,
//这是一个函数指针，指向ov5640_set_fmt函数，用于设置视频格式。
.enum_frame_size = ov5640_enum_frame_size,
//这是一个函数指针，指向ov5640_enum_frame_size函数，用于枚举支持的帧大小。
.enum_frame_interval = ov5640_enum_frame_interval,
//这是一个函数指针，指向ov5640_enum_frame_interval函数，用于枚举支持的帧间隔。
};
static const struct v4l2_subdev_video_ops ov5640_video_ops = {
.g_frame_interval = ov5640_g_frame_interval, //该函数用于获取帧间隔信息
.s_frame_interval = ov5640_s_frame_interval, //该函数用于设置帧间隔信息。
.s_stream = ov5640_s_stream, //该函数用于开启和关闭视频流。
};
static const struct v4l2_subdev_core_ops ov5640_core_ops = {
.s_power = ov5640_s_power, //用于控制子设备的电源
.log_status = v4l2_ctrl_subdev_log_status, //用于记录子设备的状态信息
.subscribe_event = v4l2_ctrl_subdev_subscribe_event, //用于订阅子设备的事件
.unsubscribe_event = v4l2_event_subdev_unsubscribe, //取消订阅子设备的事件
};
v4l2_async_register_subdev_sensor_common(&sensor->sd); // 注册v4l2异步子设备
int v4l2_async_register_subdev_sensor_common(struct v4l2_subdev *sd)
{
struct v4l2_async_notifier *notifier;
int ret;
// 检查子设备是否有有效的设备指针
if (WARN_ON(!sd->dev))
return -ENODEV;
// 分配并初始化一个v4l2_async_notifier结构体
notifier = kzalloc(sizeof(*notifier), GFP_KERNEL);
if (!notifier)
return -ENOMEM;
v4l2_async_notifier_init(notifier);
// 解析设备节点的传感器相关信息，填充notifier
ret = v4l2_async_notifier_parse_fwnode_sensor_common(sd->dev, notifier);
if (ret < 0)
goto out_cleanup;
// 注册子设备的通知器，将其与notifier关联
ret = v4l2_async_subdev_notifier_register(sd, notifier);
if (ret < 0)
goto out_cleanup;
// 注册子设备到异步通知框架中
ret = v4l2_async_register_subdev(sd);
if (ret < 0)
goto out_unregister;
// 将notifier设置为子设备的通知器
sd->subdev_notifier = notifier;
return 0;
out_unregister:
// 注销通知器
v4l2_async_notifier_unregister(notifier);
out_cleanup:
// 清理通知器资源
v4l2_async_notifier_cleanup(notifier);
kfree(notifier);
return ret;
}