Camera｜6.v4l2拓扑架构（基于rk3568）

一、 设备节点、模块、拓扑结构关系

拓扑结构是我们了解MIPI-CSI内部模块以及与摄像头连接关系的最直观最便捷的方法。

1. 如何表示拓扑结构？

file视角

v4l2视角

来自:参考文档《RKISP_Driver_User_Manual_v1.3.pdf》

模块之间相互独立，通过struct media_entity来进行抽象，通常会将struct media_entity嵌入到其他结构中，以支持media framework功能；

entity模块包含struct media_pad，pad可以认为是端口，与其他模块进行联系的媒介，针对特定模块来说它是确定的；

pad通过struct media_link来建立连接，指定source和sink，即可将通路建立起来；

各个模块之间最终建立一条数据流，便是一条pipeline了，同一条pipeline中的模块，可以根据前一个模块查找到下一个模块，因此也可以很方便进行遍历，并做进一步的设置操作；

2. 设备节点-------少media的

在/sys/class/video4linux/下可以找到v4l2相关的设备节点：

udev文件系统会为我们在dev/目录下创建一个video0节点，即dev/video0

用户可以打开dev/video0节点，通过IOCTL命令和内核空间进行通信。

3. 拓扑结构图

命令media-ctl可以查看拓扑结构图

下面是根据显示内容绘制的拓扑图：

拓扑结构

该图中各个entity对应的设备节点名称已经标注。模块的上方的黄色pad默认是source pad，下方的黄色pad是sink pad

字符设备类型主要有两种（只考虑摄像头）：

/dev/videox  (x取值0~8) （所有设备共用主设备号81，次设备号区分）

/dev/v4l-subdevx   (x取值0~3)

video设备主要用于图像操作，必须创建结构体struct video_device变量，v4l-subdev设备主要对应sensor等具体从设备，必须创建struct  v4l2_subdev变量，内部的isp和csi、csi-dphy也都需要注册为subdev

这些entity由media_entity模块负责维护，将他们连接起来。

4. 模块功能

这些entity瑞芯微已经设定了他们各自的功能：

这些entity我们可以理解为一个个功能模块。

这些功能模块有的用于驱动csi、有的驱动isp、有的用于预览图像、有的用于统计视频信息、有的用于配置参数。

这些功能模块，并不是都一定每个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设计，即使瑞芯微的SoC，不同型号，差别也不小。所以具体问题要具体分析，不可教条。

v4l2只定义了基本架构，定义好了回调函数接口，要实现模块具体功能只需要填充好对应的回调函数即可，应用层通过这些字符设备文件和对应的ioctrl命令，就可以实现相应的功能。

二、 如何描述拓扑？

1. struct rkisp_device

rk3568的camera控制器使用结构体struct rkisp_device管理所有的资源。

其中与isp2.1拓扑结构相关的的几个结构体成员以及他们之间的关系：

2. 举例1：rkisp-csi-subdev注册到拓扑结构中

要添加到拓扑结构中，表示该模块的结构体中包含成员struct media_pad ，它和struct v4l2_subdev中的 struct media_entity entity;共同生成拓扑结构。

rkisp-csi-subdev设备结构体定义如下：

参考第二节的拓扑图中 entity6 :

由上图可知，该模块有6个pad，pad属性定义如下

pad的名称定义如下：

isp的in pad

根据该拓扑图，pads[0] 为sink ，pads[1~5] 均为source

以下是驱动中pad初始化代码：

一些关键的宏汇总：

由代码可得，拓扑关系由csi_dev->pads描述。

最终调用函数media_entity_pads_init()注册。

大家也可以试着去分析其他的模块。

三、设备树如何描述摄像头拓扑结构？

1. 设备树说明文档

瑞芯微MIPI-CSI设备树节点属性说明参考内核说明文档：

这些文档中有关于port、remote-endpoint等节点的详细说明，如果不是厂家，我们只需要搞懂摄像头拓扑结构即可。

2. ov13850

我们移植的摄像头为ov13850,他的连接关系如下：

数据通道通过mipi接口连接到rk3568的mipi通道0

Camera控制器的csi2-dphy0模块负责从mipi通道中接收数据帧

外设摄像头拓扑关系由设备树来描述，内核会自动解析并帮我们自动注册。

千言万语，不如一图：

由上图可得:

摄像头ov13850设备树只有一个port子节点，所以pad为0，out表示该pad是source pad

remote-endpoint属性表示该pad连接的上游模块的pad名字:mipi_in_ucam0，而模块csi2_dphy0中包含pad：mipi_in_ucam0，所以ov13850连接到该模块

csi2_dphy0 port0节点的mipi_in_ucam0设备，通过remote-endpoint即可知道该pad所连接的是设备ov13850的pad

综上可得csi2_dphy0的pad0（sink pad）连接的ov13850的pad0（source pad）

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