Android下Camera框架解析

Android 下Camera 构架分析

一. Android Camera 层次结构

Android 下Camera 子系统从上到下可以分为应用层、框架层、运行库层及内核层，其结构如下图所示。从整体上看，它还是属于Android 下典型的client/service 的结构，运行在两个进程中，一个是client 进程，主要包括JA V A 代码与一些Native c/c++代码；另一个是service 进程，属于服务端，是native c/c++代码，并且，camera service 属于Android 系统的一个native 服务，用native c/c++代码实现，主要负责和Linux kernel 中的Camera Driver 交互，搜集Linux kernel 中Camera Driver 上传的数据，并交给显示系统(surface)显示。

client 进程与service 进程通过Binder 机制通信，client 端通过调用service 端的接口实现各个具体的功能。但真正的preview 数据不会通过Binder IPC 机制从service 端复制到client 端，而是通过回调函数与消息的机制将preview 数据buffer 的地址传到client 端，最终可在Java 应用中操作处理这个preview 数据。 android_hardware.camera

Camera Apps Libandroid_runtime.so (android_hardware_Camera.cpp)

libcamera_client.so (Camara.cpp)

应用层框架层运行库层

硬件层

Libcamera.so (HAL)libcameraservice.so (CameraService.cpp)Linux 内核层

V4L2 Kernel Driver Camera Hardware BinderIPC

JNI

Client Service

二. Android Camera 的代码结构

1）应用层

Camera 的应用层在Android 上表现为直接调用SDK API 开发的一个

Camera应用APK包，代码在/android/packages/apps/Camera下，其主要作用是对android.hardware.Camer(frameworks/base/core/java/android/hardware/Camera.java)类的调用，并且实现Camera 应用的业务逻辑和UI 显示。

2）框架层

框架层包含了camera的JNI实现，Camera Client和Service三部分。其中，JNI提供接口给上层JA V A代码(android.hardware.Camer类)调用，文件路径为：frameworks/base/core/jni/android_hardware_Camera.cpp，这部分内容编译成为目标libandroid_runtime.so。Camera Client实现的代码在frameworks/av/camera/下，这部分的内容被编译成库libcamera_client.so，主要实现了以下几个类：

Camera--->Camera.cpp/Camera.h

CameraParameters---->CameraParameters.cpp/CameraParameters.h

ICamera----> ICamera.cpp/ ICamera.h

ICameraClient----> ICameraClient.cpp/ ICameraClient.h

ICameraService---> ICameraService.cpp/ ICameraService.h

ICamera、ICameraClient、ICameraServide三个类是按照Binder IPC通信要求的框架实现的，用来与service端通信。类CameraParameters接收Framework层的android.hardware.camera::Parameters类为参数，解析与格式化所有的参数配置。Camera是个很重要的类，它与Camera Service端通过Binder IPC机制交互来实现具体功能。Camera继承自BnCameraClient，并最终继承自ICameraClient。

Camera Service文件分布在frameworks/av/services/camera/libcameraservice/，这部分内容被编译成库libcameraservice.so, libcameraservice.so是Camera的服务器程序，它通过继承libcamera_client.so的类实现服务器的功能，并且与libcamera_client.so中的另外一部分内容则通过进程间通讯（即Binder机制）的方式进行通讯。里面主要实现了两个类:

CameraService---->BnCameraService---->ICameraService

CameraService::Client---->BnCamera---->ICamera

CameraService::Client通过调用CameraHardwareInterface类来实现具体的功能，CameraHardwareInterface直接与camera HAL层交互。

3）HAL层

Camera HAL一般实现为一个动态库libcamera.so(动态库的名字可以修改，只需要与android.mk一致即可)。所有java应用层中camera的功能最终会调用到HAL层这里，Camera HAL层的实现依赖于硬件，在这些头文件Camera.h提供了对上层的接口，而其他的几个头文件都是提供一些接口类（即包含了纯虚函数的类），这些接口类必须被实现类继承才能够使用。

一般通过V4L2 command从linux kernel中的camera driver获得preview数据，然后交给surface（overlay）显示或者保存为文件。在HAL层需要打开对应的设备文件，并通过ioctrl访问camera driver。Android通过这个HAL层来保证底层硬件（驱动）改变，只需修改对应的HAL层代码，FrameWork层与JA V A AP层都不用改变。