Android Camera架构分析

源代码版本:allwinner 4.0.4

frameworks代码:

frameworks/base/core/java/android/hardware/Camera.java

JNI层代码:

frameworks/base/core/jni/android_hardware_Camera.cpp

client端代码:

frameworks/base/libs/camera/

server端代码:

frameworks/base/services/camera/libcameraservice/

HAL层代码:

device/softwinner/common/hardware/camera/

camera配置文件:

system/etc/ camera.cfg


先从应用程序open camera分析,其调用流程如下图:

Android Camera架构分析_第1张图片

        图中,JNI的Camera::connect函数通过跨进程调用,服务端CameraService会创建Client实体BnCamera, 并且经过binder转换,返回给JNI connet函数一个BpCamera代理,有了这个代理,就可以远程调用CameraService内嵌类client的方法,如startPreview,autoFocus等等;

        并且,Camera::connect将Camera对象作为参数传递给服务端,Camera类继承自BnCameraClient,所以JNI 端Camera自身也创建了BnCameraClient实体,跨进程后,CameraService获得其代理BpCameraClient,有了这个代理,服务端就可以回调Camera端的notifyCallback,dataCallback,dataCallbackTimestamp等方法。在这种情景下,可以把CameraService视为客户端,而Camera则为服务端。


       framework层的调用流程大概就如上所述,HAL层是厂商自己实现的,不同方案代码结构各有不同,这里分析的是allwinner的源代码。接着以startPreview为例子,看framework层是如何调用HAL层的。调用流程如下图所示:

Android Camera架构分析_第2张图片


对上述图中简要说明几点:

        1. framework的几个callback函数在构造函数初始化时候就已经注册到了HAL中,以实现HAL层有数据时候回调framework, 最终framework回调app中的注册函数

        2. CameraHardware类在初始化时候开启了DoCommandThread和DoAutoFocusThread线程,用来监听上层的命令和动作,前者监听如设置摄像头的白光平衡,曝光度,快门模式等;后者用来监听自动对焦命令。

        3. doStartPreview最终会调用V4L2Camera类的startWorkerThread来启动线程,该线程实现方法在V4L2CameraDevice类的inWorkerThread函数。该函数首先调用ioctl(mCamFd, VIDIOC_DQBUF, buf)获取图像数据,并将数据进行格式转换和大小缩放。最后用OSAL_Queue方法将数据入队列并发出通知信号。

        4.  V4L2CameraDevice类的previewThread线程收到信号,调用onNextFrameCB,回调framwork函数将数据返回上层;并调用onNextFramePreview将数据在窗口中进行预览,这就是打开摄像头看到的预览图像。

      其他流程如takePicture,startRecording等和上述差不多,下面给出takePicture的流程图,其它不再重述。

Android Camera架构分析_第3张图片


最后看应用层调用takePicture拍照时候的数据回调过程。

应用层拍照的调用函数是 camera.takePicture(shutterCallback, rawCallback, jpegCallback);

shutterCallback类要实现Camera.ShutterCallback接口; rawCallback, jpegCallback类要实现Camera.PictureCallback接口,他们的一般形式如下:     

//返回照片的JPEG格式的数据      
private JpegCallback jpegCallback = new PictureCallback(){    
    public void onPictureTaken(byte[] data, Camera camera) {        
        Parameters ps = camera.getParameters();                
        if(ps.getPictureFormat() == PixelFormat.JPEG){              
            //存储拍照获得的图片                  
            try { 
                String path = "/sdcard/"+System.currentTimeMillis()+".jpg";    
                File file = new File(path);
                if(!file.exists())
                    file.createNewFile();
                FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);
                fos.write(data);
                fos.close();      
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }        
            //将图片交给Image程序处理                       
            Uri uri = Uri.fromFile(new File(path));                       
            Intent intent = new Intent();                            
            intent.setAction("android.intent.action.VIEW");                           
            intent.setDataAndType(uri, "image/jpeg");                           
            startActivity(intent);                    
        }           
    }    
};

//快门按下的时候onShutter()被回调
private ShutterCallback shutterCallback = new ShutterCallback(){
    public void onShutter() {
        if(tone == null)
            //发出提示用户的声音
            tone = new ToneGenerator(AudioManager.STREAM_MUSIC, ToneGenerator.MAX_VOLUME);
        tone.startTone(ToneGenerator.TONE_PROP_BEEP2);
    }
};

rawCallback则为返回未压缩的数据,一般用不上。

其framework层的回调过程如下图:

Android Camera架构分析_第4张图片

前面已经分析,hal层取得数据后回调了cameraservice的dataCallback方法和notifyCallback方法;经过binder跨进程,回调Camera端的对应方法。

        1. 在JNI中,包含了一个内部类JNICameraContext,其继承自CameraListener并实现了其notify,postData和postDataTimestamp方法。在camera初始化的时候android_hardware_Camera_native_setup方法中就已经为mListener赋值了一个JNICameraContext对象。Camera类就是通过listener->postData,listener->notify等方法调用JNICameraContext类的实现方法;JNICameraContext用env->SetByteArrayRegion(obj, 0, size, data)创建空间保存压缩过的JPEG格式图片,再通过CallStaticVoidMethod回调framework中Camera.java中的方法。

        2. 在Camera.java中通过EventHandler类的handleMessage来处理JNI回调的方法,swith根据参数的不同,回调APP中相应的方法,而这些方法正是是APP当初在takePicture时候传进来的。

        通过上述流程就实现了数据从HAL层到APP层的回调过程。


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