rk3399调试ov2659(camera模块@dvp接口)-移植过程

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

参考博客：
RGB 与YUY格式简介：https://blog.csdn.net/u010657219/article/details/41008767、 https://blog.csdn.net/yuyangyg/article/details/62038162
MIPI接口和DVP接口：https://blog.csdn.net/qq_24546137/article/details/80918675
camera模组CMM介绍：https://blog.csdn.net/xubin341719/article/details/7723725

建议读者先对图像格式、图传接口有所了解。
实现目标：
摄像头采集到的实时数据、摄像头以NV21格式输出到ISP的SP通道并存放在内存中（抓图操作）

硬件性能–先从芯片手册获取一些信息：
1).ov2659硬件性能
1.自动3A、可编程的输出帧率及分辨率、支持输出raw rgb、rgb565/555、yuv
2.标准sccb接口(iic控制口)
3.有效感光阵列的大小：1632×1212=197 7984(两百万像素)
5.镜头的大小：1/5寸
6.像素点颗粒的大小: 1.75um * 1.75um，镜头越小其颗粒越小那么摄像头感光性越差。
7.最大的图像传输速率：注意了，图传速率只是表征摄像头输出数据能力而言。
UXGA(1600×1200):15fps
SVGA(800×600):30fps
720p(1280×720):30fps //p是指连续扫描，与它相对应的是I:隔行扫描
1336×768(1336×768):24fps

2). 内部数据的处理流程
摄像头内部框架图：

rk3399调试ov2659(camera模块@dvp接口)--移植过程
image sensor core部分：
翻转、增益大小调整、黑电平校准、饱和度的控制。
image sensor process部分：
提供测试功能、镜头补偿功能、自动白平衡、RAW RGB->RGB、RGB->YUV、窗口功能、缩小放大功能
image output interface部分：
RAW RGB/YUV、VGA/QVGA、BT601/BT656

刚接手某款硬件，嵌入式开发者往往对硬件熟悉，而对实现硬件行为的软件及其软件框架不太熟。
所以，我们一般从硬件拓扑图入手，分析数据流和硬件动作过程来熟悉或编写软件框架，并向该框架填充一些逻辑/业务代码来实现最终的驱动代码。
整个数据采集流程拓扑图：

rk3399调试ov2659(camera模块@dvp接口)--移植过程

抓图涉及：
1.摄像头的初始化（输出格式、分辨率、输出速率）
2.使能摄像头接入主控板卡中的物理通道（mipi、cif也就是dvp；摄像头的dvp口传输协议和lcd ttl口协议差不多。）
3.使能主控板卡中的ISP（图像信号处理模块）、并让ISP知道当前有效接入的摄像头是哪一个（因为可以多个接入，但只能一个有效）。
4.告诉ISP输进来的数据如何处理（颜色空间转换、缩放、裁剪、旋转等）、经由那个通道输出到内存/显存（MP主通道、SP自身通道）。SP一般用来预览图片，SP图片的最大分辨率比MP低。
5.输出到内存

配置设备树：

1.摄像头

camera4: camera-module@30 {
		status = "okay";
		compatible = "omnivision,ov2659-v4l2-i2c-subdev";
		reg = < 0x30 >;
		device_type = "v4l2-i2c-subdev";
		clocks = <&cru SCLK_CIF_OUT>;
		clock-names = "clk_cif_out";
		pinctrl-names = "rockchip,camera_default",
		"rockchip,camera_sleep";
		pinctrl-0 = <&isp_dvp_d0d7>;
		pinctrl-1 = <&cif_clkout>;
		rockchip,pd-gpio = <&gpio2 RK_PB4 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
		rockchip,rst-gpio = <&gpio2 RK_PD4 GPIO_ACTIVE_LOW>;
		rockchip,camera-module-mclk-name = "clk_cif_out";
		rockchip,camera-module-facing = "back";
		rockchip,camera-module-name = "cmk-cb0695-fv1";
		rockchip,camera-module-len-name = "lg9569a2";
		rockchip,camera-module-fov-h = "133.0";
		rockchip,camera-module-fov-v = "100.1";
		rockchip,camera-module-orientation = <0>;
		rockchip,camera-module-iq-flip = <0>;
		rockchip,camera-module-iq-mirror = <0>;
		rockchip,camera-module-flip = <0>;
		rockchip,camera-module-mirror = <0>;
		rockchip,camera-module-defrect0 = <1280 720 0 0 1280 720>;
		rockchip,camera-module-defrect1 = <1280 720 0 0 1280 720>;
		rockchip,camera-module-defrect2 = <1280 720 0 0 1280 720>;
		rockchip,camera-module-defrect3 = <1280 720 0 0 1280 720>;
		rockchip,camera-module-flash-support = <0>;
	}

2.ISP

#ISP 接口bind摄像头
&cif_isp1 {
	rockchip,camera-modules-attached = <&camera4>;
	status = "okay";
};

#ISP接口
cif_isp1: cif_isp@ff920000 {
	compatible = "rockchip,rk3399-cif-isp";
	rockchip,grf = <&grf>;
	reg = <0x0 0xff920000 0x0 0x4000>, <0x0 0xff968000 0x0 0x8000>;
	reg-names = "register", "dsihost-register";
	clocks =
		<&cru ACLK_ISP1_NOC>, <&cru ACLK_ISP1_WRAPPER>,
		<&cru HCLK_ISP1_NOC>, <&cru HCLK_ISP1_WRAPPER>,
		<&cru SCLK_ISP1>, <&cru PCLK_ISP1_WRAPPER>,
		<&cru SCLK_DPHY_TX1RX1_CFG>,
		<&cru PCLK_MIPI_DSI1>, <&cru SCLK_MIPIDPHY_CFG>,
		<&cru SCLK_CIF_OUT>, <&cru SCLK_CIF_OUT>,
		<&cru SCLK_MIPIDPHY_REF>;
	clock-names =
		"aclk_isp1_noc", "aclk_isp1_wrapper",
		"hclk_isp1_noc", "hclk_isp1_wrapper",
		"clk_isp1", "pclkin_isp1",
		"pclk_dphytxrx",
		"pclk_mipi_dsi","mipi_dphy_cfg",
		"clk_cif_out", "clk_cif_pll",
		"pclk_dphy_ref";
	interrupts = <GIC_SPI 44 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>;
	interrupt-names = "cif_isp10_irq";
	power-domains = <&power RK3399_PD_ISP1>;
	rockchip,isp,iommu-enable = <1>;
	iommus = <&isp1_mmu>;
	status = "okay";
};

3.记得打开iommu

(当内核没有大块连续内存时，isp的iommu将会把内存碎片整理好并建立一个页表，那么驱动访问这页表就可以访问连续空间。)

&isp1_mmu {
	status = "okay";
};

我打算用v4l-utils工具包中的：v4l2-ctl实现抓图。
V4l2-ctl 工具则是针对/dev/video0，/dev/video1 等 video设备，它在 video 设备上进行 set_fmt，reqbuf(申请buf)，qbuf(送buf回队列)，dqbuf(从队列取出buf)，stream_on，stream_off 等一系列操作。
n为4的倍数(0,1,2,3…)
/dev/videon+0：视频输出 SP主通道
/dev/videon+1：视频输出 MP自身通道
/dev/videon+2：3A统计
/dev/videon+3：3A参数设置

设置 fmt 并抓帧：

板端：

v4l2-ctl -d /dev/video0 --set-selection=target=crop,width=1920,height=1080 --set-fmt-video=width=1280,height=720,pixelformat=NV21 \
--stream-mmap=3 --stream-to=mp.out --stream-count=1 --stream-poll

参数的说明：
-d，指定操作对象为/dev/video0 设备。
–set-selection=target=crop 设置裁剪功能，width=1920,height=1080 裁剪后的大小1920×1080
–set-fmt-video，指定了宽高及 pxielformat。NV12，即用 FourCC 表示的 pixelformat。FourCC 编码详见下文 FourCC。
–stream-mmap，指定 buffer 的类型为 mmap，即由 kernel 分配的物理连续的或经过iommu 映射的 buffer。
–stream-to，指定帧数据保存的文件路径
–stream-count，指定抓取的帧数，不包括–stream-skip 丢弃的数量
–stream-poll，该选项指示 v4l2-ctl 采用异步 IO，即在 dqbuf 前先用 select 等等帧数据完成，从而保证 dqbuf 不阻塞。否则 dqbuf 将会阻塞直到有数据帧到来。

那么我们将mp.out推到ubantu上用mplayer打开它。
ubantu端：
W=1280; H=720; mplayer mp.out -loop 0 -demuxer rawvideo -fps 25 -rawvideo w=${W}:h=${H}:size=$((${W}*${H}*3/2)):format=nv21
注意了抓图操作的pixelformat和mplayer播放的format需要一致。
当然了，前提是摄像头驱动和摄像头本身要支持nv12，分辨率也同理。

FourCC：全称 Four Character Codes，它用 4 个字符（即 32bit）来命名图像格式。
以下列出本文中常用到的几个格式。更详细的定义请参阅 kernel 代码之 videodev2.h。
FourCC图：

rk3399调试ov2659(camera模块@dvp接口)--移植过程

调试摄像头注意点：
A:上电流程：
摄像头根据采用内/外部DVDD、上电时刻iic是否有效来分出四种上电时序。
1.内部DVDD+iic还无效。
2.内部DVDD+iic有效。
3.外部DVDD+iic还无效。
4.外部DVDD+iic有效。
这是第4种情况
外部DVDD和iic有效图：

rk3399调试ov2659(camera模块@dvp接口)--移植过程

B:操作流程
摄像头端的：
1.上电时序、供合适工作时钟（一般24MHZ）
2.复位信号时序
3.ISP设置传输图像数据时序（在这里是DVP时序）
4.摄像头、ISP设置图传的分辨率、速率、格式

做1，2两步通过iic就能把摄像头的ID读出来。
做3，4两步就能从DVP读出图像数据

主板摄像头接口端（ISP）的：主要配置板卡的dts
参考上面的“抓图涉及”一节

附录：

试验的mp.out

成功启动log：

[    0.879203] ov2659.ov2659_check_camera_id: successfully detected camera ID 0x2656
[    0.879919] cif_isp10_pltfrm_get_img_src_device: ov2659 attach to cif isp10 img_src_array[0]
[    0.881313] cif_isp10_v4l2_register_video_device: video device video-1.0 (rkisp10_selfpath) successfully registered
[    0.882480] video4linux video1: successfully registered video device for cifisp(video1)
[    0.883705] cif_isp10_v4l2_register_video_device: video device video-1.2 (rkisp10_mainpath) successfully registered
[    0.884893] cif_isp10_v4l2_register_video_device: video device video-1.3 (rkisp10_dmapath) successfully registered

打开v4l2中的ioctl调用开关：

echo 0x1f > /sys/class/video4linux/video0/dev_debug
echo 0x1f > /sys/class/video4linux/video1/dev_debug
echo 0x1f > /sys/class/video4linux/video2/dev_debug
echo 0x1f > /sys/class/video4linux/video3/dev_debug

ov2659支持：

# v4l2-ctl --list-formats-ext
ioctl: VIDIOC_ENUM_FMT
        Index       : 0
        Type        : Video Capture
        Pixel Format: 'YUYV'
        Name        : YUYV 4:2:2

        Index       : 1
        Type        : Video Capture
        Pixel Format: 'YUYV'
        Name        : YUYV 4:2:2

        Index       : 2
        Type        : Video Capture
        Pixel Format: 'UYVY'
        Name        : UYVY 4:2:2

        Index       : 3
        Type        : Video Capture
        Pixel Format: '422P'
        Name        : Planar YVU 4:2:2

        Index       : 4
        Type        : Video Capture
        Pixel Format: 'NV16'
        Name        : Y/CbCr 4:2:2

        Index       : 5
        Type        : Video Capture
        Pixel Format: 'YU12'
        Name        : Planar YUV 4:2:0

        Index       : 6
        Type        : Video Capture
        Pixel Format: 'YU12'
        Name        : Planar YUV 4:2:0

        Index       : 7
        Type        : Video Capture
        Pixel Format: 'YV12'
        Name        : Planar YVU 4:2:0

        Index       : 8
        Type        : Video Capture
        Pixel Format: 'NV12'
        Name        : Y/CbCr 4:2:0

        Index       : 9
        Type        : Video Capture
        Pixel Format: 'NV21'
        Name        : Y/CrCb 4:2:0

        Index       : 10
        Type        : Video Capture
        Pixel Format: 'GREY'
        Name        : 8-bit Greyscale

        Index       : 11
        Type        : Video Capture
        Pixel Format: 'Y444'
        Name        : 16-bit A/XYUV 4-4-4-4

        Index       : 12
        Type        : Video Capture
        Pixel Format: 'NV24'
        Name        : Y/CbCr 4:4:4

        Index       : 13
        Type        : Video Capture
        Pixel Format: 'JPEG' (compressed)
        Name        : JFIF JPEG

        Index       : 14
        Type        : Video Capture
        Pixel Format: 'RGBP'
        Name        : 16-bit RGB 5-6-5

        Index       : 15
        Type        : Video Capture
        Pixel Format: 'GRBG'
        Name        : 8-bit Bayer GRGR/BGBG

[ 2816.016913] v4l2_enum_fmt_cap(1545) ERR: index 16

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