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Software：系統原始碼Android5.1

1. Android系統中Camera模組版本號的歷史演變進度

/**
 * All module versions <= HARDWARE_MODULE_API_VERSION(1, 0xFF) must be treated
 * as CAMERA_MODULE_API_VERSION_1_0
 */
#define CAMERA_MODULE_API_VERSION_1_0 HARDWARE_MODULE_API_VERSION(1, 0)
#define CAMERA_MODULE_API_VERSION_2_0 HARDWARE_MODULE_API_VERSION(2, 0)
#define CAMERA_MODULE_API_VERSION_2_1 HARDWARE_MODULE_API_VERSION(2, 1)
#define CAMERA_MODULE_API_VERSION_2_2 HARDWARE_MODULE_API_VERSION(2, 2)
#define CAMERA_MODULE_API_VERSION_2_3 HARDWARE_MODULE_API_VERSION(2, 3)

#define CAMERA_MODULE_API_VERSION_CURRENT CAMERA_MODULE_API_VERSION_2_3

/**
 * All device versions <= HARDWARE_DEVICE_API_VERSION(1, 0xFF) must be treated
 * as CAMERA_DEVICE_API_VERSION_1_0
 */
#define CAMERA_DEVICE_API_VERSION_1_0 HARDWARE_DEVICE_API_VERSION(1, 0)
#define CAMERA_DEVICE_API_VERSION_2_0 HARDWARE_DEVICE_API_VERSION(2, 0)
#define CAMERA_DEVICE_API_VERSION_2_1 HARDWARE_DEVICE_API_VERSION(2, 1)
#define CAMERA_DEVICE_API_VERSION_3_0 HARDWARE_DEVICE_API_VERSION(3, 0)
#define CAMERA_DEVICE_API_VERSION_3_1 HARDWARE_DEVICE_API_VERSION(3, 1)
#define CAMERA_DEVICE_API_VERSION_3_2 HARDWARE_DEVICE_API_VERSION(3, 2)

// Device version 3.2 is current, older HAL camera device versions are not
// recommended for new devices.
#define CAMERA_DEVICE_API_VERSION_CURRENT CAMERA_DEVICE_API_VERSION_3_2
 

從上述對Camera版本的定義可知，Android將整個camera模組劃分為module和device兩個部分，前者擁有對後者的控制權，而後者直接就是代表的camera hal介面的實現。

對於Module API的區別主要在於2.1之後增加了set_callbacks介面，用於HAL檢測當前module的工作狀態，低版本的module不需要實現。

此外對於Module API版本號高於2.2時可支援get_vendor_tag_ops，Framework呼叫後課獲取對廠商自己擴充套件定義的tag ops，便於操作廠商自己私有定義的camera所需的metadata資訊，同理低版本的module不需要去實現該介面。

此外對於Module API 為2.3的版本增加了open_legacy介面：

    int (*open_legacy)(const struct hw_module_t* module, const char* id,
            uint32_t halVersion, struct hw_device_t** device);

他描述的是可以根據自己所選的device version，比如對於一個camera hal他支援並實現了CAMERA_DEVICE_API_VERSION_1_0和CAMERA_DEVICE_API_VERSION_3_2兩種版本下的hal介面的實現，只有module api定義的是2.3的版本的話，在Framework中就可以通過對open_legacy()來指定hal_version，從而獲取不同版本下的hal device的實現介面即hw_device_t。但目前來看，Android提供了該介面，卻在Framework層都沒有給出直接的呼叫，此外可見的hal module api2.3的版本，也都不會去實現該介面。說明hw_module_t所屬的open目前依舊還是獲取對camera device控制權的唯一路徑與方法，也許對於一個camera device而言實現一種版本的介面就已經夠用和麻煩的了。

2 Camera Client

    關於CameraService相關的內容可以參考博文Android4.2.2 CameraService服務啟動和應用端camera初始化記錄來梳理整個Camera.so模組的載入與處理過程。每一個應用端的camera在connect到CameraService處會以一個Camera Client形式存在，該類繼承並實現CameraService::Client的一個內部類，通過匿名的Binder服務與應用端進行互動。在CamerService啟動並建立的時候，就會自動載入一個camera.xxx.so的模組，提取module相關的handle。

每當connect時，CameraService會執行一個getDeviceVersion的函式：

int CameraService::getDeviceVersion(int cameraId, int* facing) {
    struct camera_info info;
    if (mModule->get_camera_info(cameraId, &info) != OK) {
        return -1;
    }

    int deviceVersion;
    if (mModule->common.module_api_version >= CAMERA_MODULE_API_VERSION_2_0) {
        deviceVersion = info.device_version;
    } else {
        deviceVersion = CAMERA_DEVICE_API_VERSION_1_0;
    }

    if (facing) {
        *facing = info.facing;
    }

    return deviceVersion;
}

即對於那些module_api_version小於2.0的版本，即所謂的1.0版本外，其他module對應的device 版本號，由HAL自行決定，決定權通過get_camera_info來獲取hal支援的camera_info相關資訊，其中包括device_version。1.0版本的module直接預設的device_verison則為1.0版本。

     case CAMERA_DEVICE_API_VERSION_1_0:
            client = new CameraClient(this, cameraClient,
                    clientPackageName, cameraId,
                    facing, callingPid, clientUid, getpid(), legacyMode);
            break;
          case CAMERA_DEVICE_API_VERSION_2_0:
          case CAMERA_DEVICE_API_VERSION_2_1:
          case CAMERA_DEVICE_API_VERSION_3_0:
          case CAMERA_DEVICE_API_VERSION_3_1:
          case CAMERA_DEVICE_API_VERSION_3_2:
            client = new Camera2Client(this, cameraClient,
                    clientPackageName, cameraId,
                    facing, callingPid, clientUid, getpid(), legacyMode);//CameraService端新建Camera2Client
            break;

通過上述的程式碼邏輯可知，對於Camera Client的升級，由底層Device API Version來決定。很明顯可以知道，目前1.0的device api以CameraClient的形式存在，而2.0以上的版本則均以Camera2Client的形式存在。 

對於Camera模組不同版本的DEVICE_API來說，其區別本質上就是在HAL所需要實現的介面不同，分別由以下三個版本的device介面：

typedef struct camera_device {
    /**
     * camera_device.common.version must be in the range
     * HARDWARE_DEVICE_API_VERSION(0,0)-(1,FF). CAMERA_DEVICE_API_VERSION_1_0 is
     * recommended.
     */
    hw_device_t common;
    camera_device_ops_t *ops;
    void *priv;
} camera_device_t;

對應的是1.0的DEVICE_API，目前低版本的Android系統中以該方式來實現的較多。

typedef struct camera2_device {
    /**
     * common.version must equal CAMERA_DEVICE_API_VERSION_2_0 to identify
     * this device as implementing version 2.0 of the camera device HAL.
     */
    hw_device_t common;
    camera2_device_ops_t *ops;
    void *priv;
} camera2_device_t;

2.0版本的ops目前主流的IC廠商實現的較少。

typedef struct camera3_device {
    /**
     * common.version must equal CAMERA_DEVICE_API_VERSION_3_0 to identify this
     * device as implementing version 3.0 of the camera device HAL.
     *
     * Performance requirements:
     *
     * Camera open (common.module->common.methods->open) should return in 200ms, and must return
     * in 500ms.
     * Camera close (common.close) should return in 200ms, and must return in 500ms.
     *
     */
    hw_device_t common;
    camera3_device_ops_t *ops;
    void *priv;
} camera3_device_t;

對於3.0而言，也就是所謂的HAL3.0就體現在這裡，當下可見的只有高通、三星等有對該種介面形式進行了實現。

本質上來說，三個不同的版本都進行了全盤的升級，則重點則是歸於在HAL中按照Google在Framework層定義的camerax_device_ops來實現該種介面，相關介面的實現形式在分析高通的HAL架構時再去分析。

3 Camera device

對於三個不同版本的hal層介面，在Camera的Framework中實現的過程略有不同，可以分為device1、device2、device3。

對於1.0版本的Device API，在建立CameraClient時，是以CameraHardwareInterface(可以認為是Camera Device1)來維護隊整個對HAL層中Camera Device的控制權，即 camera_device_t歸CameraHardwareInterface來呼叫。

對於2.0以上版本的Device API時，在建立Camera2Client時，會通過CameraDeviceFactory::createDevice來建立相應的Camera Device

sp<CameraDeviceBase> CameraDeviceFactory::createDevice(int cameraId) {

    sp<CameraService> svc = sService.promote();
    if (svc == 0) {
        ALOGE("%s: No service registered", __FUNCTION__);
        return NULL;
    }

    int deviceVersion = svc->getDeviceVersion(cameraId, /*facing*/NULL);

    sp<CameraDeviceBase> device;

    switch (deviceVersion) {
        case CAMERA_DEVICE_API_VERSION_2_0:
        case CAMERA_DEVICE_API_VERSION_2_1:
            device = new Camera2Device(cameraId);
            break;
        case CAMERA_DEVICE_API_VERSION_3_0:
        case CAMERA_DEVICE_API_VERSION_3_1:
        case CAMERA_DEVICE_API_VERSION_3_2:
            device = new Camera3Device(cameraId);
            break;
        default:
            ALOGE("%s: Camera %d: Unknown HAL device version %d",
                  __FUNCTION__, cameraId, deviceVersion);
            device = NULL;
            break;
    }

    ALOGV_IF(device != 0, "Created a new camera device for version %d",
                          deviceVersion);

    return device;
}

可以看到對於Camera2Client而言，對Device API2.0、2.1的版本通過Camera2Device來實現對底層device的控制，對3.0以上的版本通過Camera3Device來實現，前者可以說是呼叫的是Camera HAL2.0相關的camera2_device_t的介面，後者呼叫的是Camera HAL3.0相關的camera3_device_t的介面，當然重點就是兩者內部實現的形式不同，3.0版本的處理也更顯的複雜。其中Camera Device API2.0的版本從Android4.2開始釋出，而API3更多的是對前者的升級與換代而已在4.4.2的版本中科院看到。

4.小結

Camera不斷的過渡，也算是Android系統原始碼中，變化較大的一個部分了，雖然Framework層核心的CameraService、Camera等的實現邏輯都沒有發生很大的變化，但和底層HAL的互動卻有著質的變異。而目前主流的IC廠商都在朝著Camera HAL3.0的方向進行發展，所有有必要對3.0實現的原理與本質進行探究與學習。

附圖：camera在Android Framework層中的變遷

Camera HAL1.0 在Android4.0 ICE開始；Camera HAL2.0、HAL3.0在Android4.2/4.3 JB版本開始支援；Camera HAL3.1 在Androiod4.4 KitKat開始Support；Camera HAL3.2 在Android5.0 L 開始支援；Camera API2在Android5.0 L開始支援，並逐步deprecate Camera API1。Android幾個版本下camera_common.h的文件集：Android4.0Android4.2Android4.3