一、 設(shè)備節(jié)點(diǎn)、模塊、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)系
拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是我們了解MIPI-CSI內(nèi)部模塊以及與攝像頭連接關(guān)系的最直觀最便捷的方法。
1. 如何表示拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)？
-
file視角
-
v4l2視角
來自: 參考文檔《RKISP_Driver_User_Manual_v1.3.pdf》
- 模塊之間相互獨(dú)立，通過struct media_entity來進(jìn)行抽象，通常會(huì)將struct media_entity嵌入到其他結(jié)構(gòu)中，以支持media framework功能；
- entity模塊包含struct media_pad，pad可以認(rèn)為是端口，與其他模塊進(jìn)行聯(lián)系的媒介，針對(duì)特定模塊來說它是確定的；
- pad通過struct media_link來建立連接，指定source和sink，即可將通路建立起來；
- 各個(gè)模塊之間最終建立一條數(shù)據(jù)流，便是一條pipeline了，同一條pipeline中的模塊，可以根據(jù)前一個(gè)模塊查找到下一個(gè)模塊，因此也可以很方便進(jìn)行遍歷，并做進(jìn)一步的設(shè)置操作；
2. 設(shè)備節(jié)點(diǎn)-------少media的
在/sys/class/video4linux/下可以找到v4l2相關(guān)的設(shè)備節(jié)點(diǎn)：
rk3568_r:/ # ls sys/class/video4linuxls sys/class/video4linuxv4l-subdev0 v4l-subdev2 video1 video3 video5 video7v4l-subdev1 video0 video2 video4 video6 video8rk3568_r:/ # cat sys/class/video4linux/video0/devcat sys/class/video4linux/video0/dev81:0rk3568_r:/ # cat sys/class/video4linux/video0/namecat sys/class/video4linux/video0/namerkisp_mainpathudev文件系統(tǒng)會(huì)為我們?cè)赿ev/目錄下創(chuàng)建一個(gè)video0節(jié)點(diǎn)，即dev/video0
用戶可以打開dev/video0節(jié)點(diǎn)，通過IOCTL命令和內(nèi)核空間進(jìn)行通信。
rk3568_r:/ # ls /dev/video* -lls /dev/video* -lcrw-rw---- 1 media camera 81, 0 2022-11-09 17:06 /dev/video0crw-rw---- 1 media camera 81, 1 2022-11-09 17:06 /dev/video1crw-rw---- 1 media camera 81, 2 2022-11-09 17:06 /dev/video2crw-rw---- 1 media camera 81, 3 2022-11-09 17:06 /dev/video3crw-rw---- 1 media camera 81, 4 2022-11-09 17:06 /dev/video4crw-rw---- 1 media camera 81, 5 2022-11-09 17:06 /dev/video5crw-rw---- 1 media camera 81, 6 2022-11-09 17:06 /dev/video6crw-rw---- 1 media camera 81, 7 2022-11-09 17:06 /dev/video7crw-rw---- 1 media camera 81, 8 2022-11-09 17:06 /dev/video8rk3568_r:/ # ls /dev/v4l-sub* -lls /dev/v4l-sub* -lcrw-rw-rw- 1 media camera 81, 9 2022-11-09 17:06 /dev/v4l-subdev0crw-rw-rw- 1 media camera 81, 10 2022-11-09 17:06 /dev/v4l-subdev1crw-rw-rw- 1 media camera 81, 11 2022-11-09 17:06 /dev/v4l-subdev23. 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖
命令media-ctl可以查看拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖
rk3568_r:/ # media-ctl -d /dev/media0 -p media-ctl -d /dev/media0 -p Opening media device /dev/media0 Enumerating entities Found 13 entities Enumerating pads and links Media controller API version 0.0.255 Media device information ------------------------ driver rkisp-vir0 model rkisp0 serial bus info hw revision 0x0 driver version 0.0.255 Device topology - entity 1: rkisp-isp-subdev (4 pads, 7 links) type V4L2 subdev subtype Unknown device node name /dev/v4l-subdev0 pad0: Sink [fmt:SBGGR10/4224x3136 crop.bounds:(0,0)/4096x3072 crop:(0,0)/4096x3072] <- "rkisp-csi-subdev":1 [] <- "rkisp_rawrd0_m":0 [] <- "rkisp_rawrd2_s":0 [] pad1: Sink <- "rkisp-input-params":0 [] pad2: Source [fmt:YUYV2X8/4096x3072 crop.bounds:(0,0)/4096x3072 crop:(0,0)/4096x3072] -> "rkisp_mainpath":0 [] -> "rkisp_selfpath":0 [] pad3: Source -> "rkisp-statistics":0 [] - entity 6: rkisp-csi-subdev (6 pads, 5 links) type V4L2 subdev subtype Unknown device node name /dev/v4l-subdev1 pad0: Sink <- "rockchip-csi2-dphy0":1 [] pad1: Source -> "rkisp-isp-subdev":0 [] pad2: Source -> "rkisp_rawwr0":0 [] pad3: Source pad4: Source -> "rkisp_rawwr2":0 [] pad5: Source -> "rkisp_rawwr3":0 [] - entity 13: rkisp_mainpath (1 pad, 1 link) type Node subtype V4L device node name /dev/video0 pad0: Sink <- "rkisp-isp-subdev":2 [] - entity 19: rkisp_selfpath (1 pad, 1 link) type Node subtype V4L device node name /dev/video1 pad0: Sink <- "rkisp-isp-subdev":2 [] - entity 25: rkisp_rawwr0 (1 pad, 1 link) type Node subtype V4L device node name /dev/video2 pad0: Sink <- "rkisp-csi-subdev":2 [] - entity 31: rkisp_rawwr2 (1 pad, 1 link) type Node subtype V4L device node name /dev/video3 pad0: Sink <- "rkisp-csi-subdev":4 [] - entity 37: rkisp_rawwr3 (1 pad, 1 link) type Node subtype V4L device node name /dev/video4 pad0: Sink <- "rkisp-csi-subdev":5 [] - entity 43: rkisp_rawrd0_m (1 pad, 1 link) type Node subtype V4L device node name /dev/video5 pad0: Source -> "rkisp-isp-subdev":0 [] - entity 49: rkisp_rawrd2_s (1 pad, 1 link) type Node subtype V4L device node name /dev/video6 pad0: Source -> "rkisp-isp-subdev":0 [] - entity 55: rkisp-statistics (1 pad, 1 link) type Node subtype V4L device node name /dev/video7 pad0: Sink <- "rkisp-isp-subdev":3 [] - entity 61: rkisp-input-params (1 pad, 1 link) type Node subtype V4L device node name /dev/video8 pad0: Source -> "rkisp-isp-subdev":1 [] - entity 67: rockchip-csi2-dphy0 (2 pads, 2 links) type V4L2 subdev subtype Unknown device node name /dev/v4l-subdev2 pad0: Sink <- "m00_b_ov13850 4-0010":0 [] pad1: Source -> "rkisp-csi-subdev":0 [] - entity 70: m00_b_ov13850 4-0010 (1 pad, 1 link) type V4L2 subdev subtype Sensor device node name /dev/v4l-subdev3 pad0: Source [fmt:SBGGR10/4224x3136] -> "rockchip-csi2-dphy0":0 [] 下面是根據(jù)顯示內(nèi)容繪制的拓?fù)鋱D：
拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
該圖中各個(gè)entity對(duì)應(yīng)的設(shè)備節(jié)點(diǎn)名稱已經(jīng)標(biāo)注。 模塊的上方的黃色pad默認(rèn)是source pad，下方的黃色pad是sink pad
字符設(shè)備類型主要有兩種（只考慮攝像頭）：
- /dev/videox (x取值0~8) （所有設(shè)備共用主設(shè)備號(hào)81，次設(shè)備號(hào)區(qū)分）
- /dev/v4l-subdevx (x取值0~3)
video設(shè)備主要用于圖像操作，必須創(chuàng)建結(jié)構(gòu)體struct video_device變量， v4l-subdev設(shè)備主要對(duì)應(yīng)sensor等具體從設(shè)備，必須創(chuàng)建struct v4l2_subdev變量， 內(nèi)部的isp和csi、csi-dphy也都需要注冊(cè)為subdev
這些entity由media_entity模塊負(fù)責(zé)維護(hù)，將他們連接起來。
4. 模塊功能
這些entity瑞芯微已經(jīng)設(shè)定了他們各自的功能：
這些entity我們可以理解為一個(gè)個(gè)功能模塊。
這些功能模塊有的用于驅(qū)動(dòng)csi、有的驅(qū)動(dòng)isp、有的用于預(yù)覽圖像、有的用于統(tǒng)計(jì)視頻信息、有的用于配置參數(shù)。
這些功能模塊，并不是都一定每個(gè)camera控制器都有的，有一些是通用的，比如，mainpath、selfpath，有一些要完全看SoC設(shè)計(jì)，即使瑞芯微的SoC，不同型號(hào)，差別也不小。所以具體問題要具體分析，不可教條。
v4l2只定義了基本架構(gòu)，定義好了回調(diào)函數(shù)接口，要實(shí)現(xiàn)模塊具體功能只需要填充好對(duì)應(yīng)的回調(diào)函數(shù)即可，應(yīng)用層通過這些字符設(shè)備文件和對(duì)應(yīng)的ioctrl命令，就可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。
二、 如何描述拓?fù)洌?/span>
1. struct rkisp_device
rk3568的camera控制器使用結(jié)構(gòu)體struct rkisp_device管理所有的資源。
/* * struct rkisp_device - ISP platform device * @base_addr: base register address * @active_sensor: sensor in-use, set when streaming on * @isp_sdev: ISP sub-device * @cap_dev: image capture device * @stats_vdev: ISP statistics output device * @params_vdev: ISP input parameters device * @dmarx_dev: image input device * @csi_dev: mipi csi device * @br_dev: bridge of isp and ispp device */struct rkisp_device { struct list_head list; void __iomem *base_addr; struct device *dev; char name[128]; void *sw_base_addr; struct rkisp_hw_dev *hw_dev; struct v4l2_device v4l2_dev; struct v4l2_ctrl_handler ctrl_handler; struct media_device media_dev; struct v4l2_async_notifier notifier; struct v4l2_subdev *subdevs[RKISP_SD_MAX]; struct rkisp_sensor_info *active_sensor; struct rkisp_sensor_info sensors[RKISP_MAX_SENSOR]; int num_sensors; struct rkisp_isp_subdev isp_sdev; struct rkisp_capture_device cap_dev; struct rkisp_isp_stats_vdev stats_vdev; struct rkisp_isp_params_vdev params_vdev; struct rkisp_dmarx_device dmarx_dev; struct rkisp_csi_device csi_dev; struct rkisp_bridge_device br_dev; struct rkisp_luma_vdev luma_vdev; struct proc_dir_entry *procfs; struct rkisp_pipeline pipe; enum rkisp_isp_ver isp_ver; struct rkisp_emd_data emd_data_fifo[RKISP_EMDDATA_FIFO_MAX]; unsigned int emd_data_idx; unsigned int emd_vc; unsigned int emd_dt; int vs_irq; struct gpio_desc *vs_irq_gpio; struct rkisp_hdr hdr; unsigned int isp_state; unsigned int isp_err_cnt; unsigned int isp_isr_cnt; unsigned int isp_inp; struct mutex apilock; /* mutex to serialize the calls of stream */ struct mutex iqlock; /* mutex to serialize the calls of iq */ wait_queue_head_t sync_onoff; dma_addr_t resmem_addr; phys_addr_t resmem_pa; size_t resmem_size; int dev_id; unsigned int skip_frame; unsigned int irq_ends; unsigned int irq_ends_mask; bool send_fbcgain; struct rkisp_ispp_buf *cur_fbcgain; struct rkisp_buffer *cur_spbuf; bool is_thunderboot; struct kfifo rdbk_kfifo; spinlock_t rdbk_lock; int rdbk_cnt; int rdbk_cnt_x1; int rdbk_cnt_x2; int rdbk_cnt_x3; u32 rd_mode; u8 filt_state[RDBK_F_MAX];};其中與isp2.1拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相關(guān)的的幾個(gè)結(jié)構(gòu)體成員以及他們之間的關(guān)系：
成員 含義 拓?fù)鋱D中的entity 設(shè)備名 void __iomem *base_addr 基地址 - - struct rkisp_sensor_info *active_sensor; 正在使用的sensor - - struct rkisp_isp_subdev isp_sdev; isp模塊 rkisp-isp-subdev v4l-subdev0 struct rkisp_capture_device cap_dev; capture模塊, 維護(hù)struct vb2_v4l2_buffer 對(duì)應(yīng)拓?fù)鋱D中的rkisp_mainpath、rkisp_selfpath、rkisp_rawwr0、rkisp_rawwr2、rkisp_rawwr3 video0~video4 struct rkisp_isp_stats_vdev stats_vdev; 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊 rkisp-statistics video7 struct rkisp_isp_params_vdev params_vdev; 參數(shù)配置模塊 rkisp-input-params video8 struct rkisp_dmarx_device dmarx_dev; dma數(shù)據(jù)接收模塊 rkisp_rawrd0_m、rkisp_rawrd2_s video5、video6 struct rkisp_csi_device csi_dev; csi的sub device從設(shè)備 rkisp-csi-subdev v4l-subdev1 struct rkisp_bridge_device br_dev; 橋接模塊備，isp2.0中有 - - enum rkisp_isp_ver isp_ver; isp版本號(hào)，rk3568是2.1 - -
2. 舉例1：rkisp-csi-subdev注冊(cè)到拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中
要添加到拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，表示該模塊的結(jié)構(gòu)體中包含成員struct media_pad ，它和struct v4l2_subdev中的 struct media_entity entity;共同生成拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
rkisp-csi-subdev設(shè)備結(jié)構(gòu)體定義如下：
struct rkisp_csi_device { struct rkisp_device *ispdev; struct v4l2_subdev sd; struct media_pad pads[CSI_PAD_MAX]; struct sink_info sink[CSI_PAD_MAX - 1]; int max_pad; u32 err_cnt; u32 irq_cnt; u8 mipi_di[CSI_PAD_MAX - 1]; u8 tx_first[HDR_DMA_MAX];};參考第二節(jié)的拓?fù)鋱D中 entity6 :
由上圖可知，該模塊有6個(gè)pad，pad屬性定義如下
#define MEDIA_PAD_FL_SINK (1 << 0)#define MEDIA_PAD_FL_SOURCE (1 << 1)#define MEDIA_PAD_FL_MUST_CONNECT (1 << 2)pad的名稱定義如下：
enum rkisp_csi_pad { CSI_SINK = 0, CSI_SRC_CH0, CSI_SRC_CH1, CSI_SRC_CH2, CSI_SRC_CH3, CSI_SRC_CH4, CSI_PAD_MAX};isp的in pad
//isp的in padenum rkisp_isp_inp { INP_INVAL = 0, INP_RAWRD0 = BIT(0), INP_RAWRD1 = BIT(1), INP_RAWRD2 = BIT(2), INP_CSI = BIT(4), INP_DVP = BIT(5), INP_DMARX_ISP = BIT(6), INP_LVDS = BIT(7), INP_CIF = BIT(8),};根據(jù)該拓?fù)鋱D，pads[0] 為sink ，pads[1~5] 均為source
以下是驅(qū)動(dòng)中pad初始化代碼：
rkisp_register_csi_subdev(){ …… v4l2_subdev_init(sd, &rkisp_csi_ops); sd->flags |= V4L2_SUBDEV_FL_HAS_DEVNODE; //是否需要子節(jié)點(diǎn) sd->entity.ops = &rkisp_csi_media_ops; sd->entity.function = MEDIA_ENT_F_V4L2_SUBDEV_UNKNOWN; snprintf(sd->name, sizeof(sd->name), CSI_DEV_NAME);//名字前綴，#define CSI_DEV_NAME DRIVER_NAME "-csi-subdev" csi_dev->pads[CSI_SINK].flags = MEDIA_PAD_FL_SINK | MEDIA_PAD_FL_MUST_CONNECT; //pad0屬性 csi_dev->pads[CSI_SRC_CH0].flags = MEDIA_PAD_FL_SOURCE | MEDIA_PAD_FL_MUST_CONNECT; //pad1屬性 csi_dev->max_pad = CSI_SRC_CH0 + 1; if (dev->isp_ver == ISP_V20 || dev->isp_ver == ISP_V21) { csi_dev->max_pad = CSI_PAD_MAX; csi_dev->pads[CSI_SRC_CH1].flags = MEDIA_PAD_FL_SOURCE;//pad2屬性 csi_dev->pads[CSI_SRC_CH2].flags = MEDIA_PAD_FL_SOURCE;//pad3屬性 csi_dev->pads[CSI_SRC_CH3].flags = MEDIA_PAD_FL_SOURCE;//pad4屬性 csi_dev->pads[CSI_SRC_CH4].flags = MEDIA_PAD_FL_SOURCE;//pad5屬性 } ret = media_entity_pads_init(&sd->entity, csi_dev->max_pad, csi_dev->pads); ……}一些關(guān)鍵的宏匯總：
//各個(gè)模塊對(duì)應(yīng)的名字【kernel\drivers\media\platform\rockchip\isp\dev.h】#define DRIVER_NAME "rkisp"#define ISP_VDEV_NAME DRIVER_NAME "_ispdev"#define SP_VDEV_NAME DRIVER_NAME "_selfpath"#define MP_VDEV_NAME DRIVER_NAME "_mainpath"#define DMA_VDEV_NAME DRIVER_NAME "_dmapath"#define RAW_VDEV_NAME DRIVER_NAME "_rawpath"#define DMATX0_VDEV_NAME DRIVER_NAME "_rawwr0"#define DMATX1_VDEV_NAME DRIVER_NAME "_rawwr1"#define DMATX2_VDEV_NAME DRIVER_NAME "_rawwr2"#define DMATX3_VDEV_NAME DRIVER_NAME "_rawwr3"#define DMARX0_VDEV_NAME DRIVER_NAME "_rawrd0_m"#define DMARX1_VDEV_NAME DRIVER_NAME "_rawrd1_l"#define DMARX2_VDEV_NAME DRIVER_NAME "_rawrd2_s"#define GRP_ID_SENSOR BIT(0)#define GRP_ID_MIPIPHY BIT(1)#define GRP_ID_ISP BIT(2)#define GRP_ID_ISP_MP BIT(3)#define GRP_ID_ISP_SP BIT(4)#define GRP_ID_ISP_DMARX BIT(5)#define GRP_ID_ISP_BRIDGE BIT(6)#define GRP_ID_CSI BIT(7)//pad的屬性[kernel\include\uapi\linux\media.h]#define MEDIA_PAD_FL_SINK (1 << 0)#define MEDIA_PAD_FL_SOURCE (1 << 1)#define MEDIA_PAD_FL_MUST_CONNECT (1 << 2)由代碼可得，拓?fù)潢P(guān)系由csi_dev->pads描述。
最終調(diào)用函數(shù)media_entity_pads_init()注冊(cè)。
rkisp_register_platform_subdevs() isp_subdev_notifier() v4l2_async_notifier_parse_fwnode_endpoints() __v4l2_async_notifier_parse_fwnode_endpoints() { for ( fwnode = fwnode_graph_get_next_endpoint()) { dev_fwnode = fwnode_graph_get_port_parent(fwnode); is_available = fwnode_device_is_available(dev_fwnode); fwnode_handle_put(dev_fwnode); fwnode_graph_parse_endpoint(fwnode, &ep); } for ( fwnode = fwnode_graph_get_next_endpoint()) { dev_fwnode = fwnode_graph_get_port_parent(fwnode); is_available = fwnode_device_is_available(dev_fwnode); fwnode_handle_put(dev_fwnode); fwnode_graph_parse_endpoint(fwnode, &ep); v4l2_async_notifier_fwnode_parse_endpoint(); } fwnode_handle_put(fwnode); }大家也可以試著去分析其他的模塊。
三、設(shè)備樹如何描述攝像頭拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)？
1. 設(shè)備樹說明文檔
瑞芯微MIPI-CSI設(shè)備樹節(jié)點(diǎn)屬性說明參考內(nèi)核說明文檔：
[kernel\Documentation\devicetree\bindings\media\]video-interfaces.txt 關(guān)于sensor節(jié)點(diǎn)屬性的說明，接口類型，rockchip-isp1.txt isp模塊屬性說明rockchip-mipi-dphy.txt dphy模塊的說明kernel\Documentation\devicetree\bindings\media\i2c\ovxxxxxx.txt ov系列的攝像設(shè)備樹說明這些文檔中有關(guān)于port、remote-endpoint等節(jié)點(diǎn)的詳細(xì)說明，如果不是廠家，我們只需要搞懂?dāng)z像頭拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)即可。
2. ov13850
我們移植的攝像頭為ov13850,他的連接關(guān)系如下：
- 數(shù)據(jù)通道通過mipi接口連接到rk3568的mipi通道0
- Camera控制器的csi2-dphy0模塊負(fù)責(zé)從mipi通道中接收數(shù)據(jù)幀
外設(shè)攝像頭拓?fù)潢P(guān)系由設(shè)備樹來描述，內(nèi)核會(huì)自動(dòng)解析并幫我們自動(dòng)注冊(cè)。
千言萬(wàn)語(yǔ)，不如一圖：
由上圖可得:
- 攝像頭ov13850設(shè)備樹只有一個(gè)port子節(jié)點(diǎn)，所以pad為0，out表示該pad是source pad
- remote-endpoint屬性表示該pad連接的上游模塊的pad名字:mipi_in_ucam0，而模塊csi2_dphy0中包含pad：mipi_in_ucam0，所以ov13850連接到該模塊
- csi2_dphy0 port0節(jié)點(diǎn)的mipi_in_ucam0設(shè)備，通過remote-endpoint即可知道該pad所連接的是設(shè)備ov13850的pad
- 綜上可得csi2_dphy0的pad0（sink pad）連接的ov13850的pad0（source pad）
文中各種mipi技術(shù)文檔，后臺(tái)回復(fù)關(guān)鍵字：mipi
后面還會(huì)繼續(xù)更新幾篇Camera文章，
建議大家訂閱本專題！
也可以后臺(tái)留言，加一口君好友yikoupeng，
拉你進(jìn)高質(zhì)量技術(shù)交流群。