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：

        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：

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。

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);
    }
};

而 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：

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。