kernel/Documentation/video4linux/soc-camera.txt

   1                         Soc-Camera Subsystem
   2                         ====================
   3
   4 Terminology
   5 -----------
   6
   7 The following terms are used in this document:
   8  - camera / camera device / camera sensor - a video-camera sensor chip, capable
   9    of connecting to a variety of systems and interfaces, typically uses i2c for
  10    control and configuration, and a parallel or a serial bus for data.
  11  - camera host - an interface, to which a camera is connected. Typically a
  12    specialised interface, present on many SoCs, e.g. PXA27x and PXA3xx, SuperH,
  13    AVR32, i.MX27, i.MX31.
  14  - camera host bus - a connection between a camera host and a camera. Can be
  15    parallel or serial, consists of data and control lines, e.g. clock, vertical
  16    and horizontal synchronization signals.
  17
  18 Purpose of the soc-camera subsystem
  19 -----------------------------------
  20
  21 The soc-camera subsystem initially provided a unified API between camera host
  22 drivers and camera sensor drivers. Later the soc-camera sensor API has been
  23 replaced with the V4L2 standard subdev API. This also made camera driver re-use
  24 with non-soc-camera hosts possible. The camera host API to the soc-camera core
  25 has been preserved.
  26
  27 Soc-camera implements a V4L2 interface to the user, currently only the "mmap"
  28 method is supported by host drivers. However, the soc-camera core also provides
  29 support for the "read" method.
  30
  31 The subsystem has been designed to support multiple camera host interfaces and
  32 multiple cameras per interface, although most applications have only one camera
  33 sensor.
  34
  35 Existing drivers
  36 ----------------
  37
  38 As of 3.7 there are seven host drivers in the mainline: atmel-isi.c,
  39 mx1_camera.c (broken, scheduled for removal), mx2_camera.c, mx3_camera.c,
  40 omap1_camera.c, pxa_camera.c, sh_mobile_ceu_camera.c, and multiple sensor
  41 drivers under drivers/media/i2c/soc_camera/.
  42
  43 Camera host API
  44 ---------------
  45
  46 A host camera driver is registered using the
  47
  48 soc_camera_host_register(struct soc_camera_host *);
  49
  50 function. The host object can be initialized as follows:
  51
  52         struct soc_camera_host  *ici;
  53         ici->drv_name           = DRV_NAME;
  54         ici->ops                = &camera_host_ops;
  55         ici->priv               = pcdev;
  56         ici->v4l2_dev.dev       = &pdev->dev;
  57         ici->nr                 = pdev->id;
  58
  59 All camera host methods are passed in a struct soc_camera_host_ops:
  60
  61 static struct soc_camera_host_ops camera_host_ops = {
  62         .owner          = THIS_MODULE,
  63         .add            = camera_add_device,
  64         .remove         = camera_remove_device,
  65         .set_fmt        = camera_set_fmt_cap,
  66         .try_fmt        = camera_try_fmt_cap,
  67         .init_videobuf2 = camera_init_videobuf2,
  68         .poll           = camera_poll,
  69         .querycap       = camera_querycap,
  70         .set_bus_param  = camera_set_bus_param,
  71         /* The rest of host operations are optional */
  72 };
  73
  74 .add and .remove methods are called when a sensor is attached to or detached
  75 from the host. .set_bus_param is used to configure physical connection
  76 parameters between the host and the sensor. .init_videobuf2 is called by
  77 soc-camera core when a video-device is opened, the host driver would typically
  78 call vb2_queue_init() in this method. Further video-buffer management is
  79 implemented completely by the specific camera host driver. If the host driver
  80 supports non-standard pixel format conversion, it should implement a
  81 .get_formats and, possibly, a .put_formats operations. See below for more
  82 details about format conversion. The rest of the methods are called from
  83 respective V4L2 operations.
  84
  85 Camera API
  86 ----------
  87
  88 Sensor drivers can use struct soc_camera_link, typically provided by the
  89 platform, and used to specify to which camera host bus the sensor is connected,
  90 and optionally provide platform .power and .reset methods for the camera. This
  91 struct is provided to the camera driver via the I2C client device platform data
  92 and can be obtained, using the soc_camera_i2c_to_link() macro. Care should be
  93 taken, when using soc_camera_vdev_to_subdev() and when accessing struct
  94 soc_camera_device, using v4l2_get_subdev_hostdata(): both only work, when
  95 running on an soc-camera host. The actual camera driver operation is implemented
  96 using the V4L2 subdev API. Additionally soc-camera camera drivers can use
  97 auxiliary soc-camera helper functions like soc_camera_power_on() and
  98 soc_camera_power_off(), which switch regulators, provided by the platform and call
  99 board-specific power switching methods. soc_camera_apply_board_flags() takes
 100 camera bus configuration capability flags and applies any board transformations,
 101 e.g. signal polarity inversion. soc_mbus_get_fmtdesc() can be used to obtain a
 102 pixel format descriptor, corresponding to a certain media-bus pixel format code.
 103 soc_camera_limit_side() can be used to restrict beginning and length of a frame
 104 side, based on camera capabilities.
 105
 106 VIDIOC_S_CROP and VIDIOC_S_FMT behaviour
 107 ----------------------------------------
 108
 109 Above user ioctls modify image geometry as follows:
 110
 111 VIDIOC_S_CROP: sets location and sizes of the sensor window. Unit is one sensor
 112 pixel. Changing sensor window sizes preserves any scaling factors, therefore
 113 user window sizes change as well.
 114
 115 VIDIOC_S_FMT: sets user window. Should preserve previously set sensor window as
 116 much as possible by modifying scaling factors. If the sensor window cannot be
 117 preserved precisely, it may be changed too.
 118
 119 In soc-camera there are two locations, where scaling and cropping can take
 120 place: in the camera driver and in the host driver. User ioctls are first passed
 121 to the host driver, which then generally passes them down to the camera driver.
 122 It is more efficient to perform scaling and cropping in the camera driver to
 123 save camera bus bandwidth and maximise the framerate. However, if the camera
 124 driver failed to set the required parameters with sufficient precision, the host
 125 driver may decide to also use its own scaling and cropping to fulfill the user's
 126 request.
 127
 128 Camera drivers are interfaced to the soc-camera core and to host drivers over
 129 the v4l2-subdev API, which is completely functional, it doesn't pass any data.
 130 Therefore all camera drivers shall reply to .g_fmt() requests with their current
 131 output geometry. This is necessary to correctly configure the camera bus.
 132 .s_fmt() and .try_fmt() have to be implemented too. Sensor window and scaling
 133 factors have to be maintained by camera drivers internally. According to the
 134 V4L2 API all capture drivers must support the VIDIOC_CROPCAP ioctl, hence we
 135 rely on camera drivers implementing .cropcap(). If the camera driver does not
 136 support cropping, it may choose to not implement .s_crop(), but to enable
 137 cropping support by the camera host driver at least the .g_crop method must be
 138 implemented.
 139
 140 User window geometry is kept in .user_width and .user_height fields in struct
 141 soc_camera_device and used by the soc-camera core and host drivers. The core
 142 updates these fields upon successful completion of a .s_fmt() call, but if these
 143 fields change elsewhere, e.g. during .s_crop() processing, the host driver is
 144 responsible for updating them.
 145
 146 Format conversion
 147 -----------------
 148
 149 V4L2 distinguishes between pixel formats, as they are stored in memory, and as
 150 they are transferred over a media bus. Soc-camera provides support to
 151 conveniently manage these formats. A table of standard transformations is
 152 maintained by soc-camera core, which describes, what FOURCC pixel format will
 153 be obtained, if a media-bus pixel format is stored in memory according to
 154 certain rules. E.g. if MEDIA_BUS_FMT_YUYV8_2X8 data is sampled with 8 bits per
 155 sample and stored in memory in the little-endian order with no gaps between
 156 bytes, data in memory will represent the V4L2_PIX_FMT_YUYV FOURCC format. These
 157 standard transformations will be used by soc-camera or by camera host drivers to
 158 configure camera drivers to produce the FOURCC format, requested by the user,
 159 using the VIDIOC_S_FMT ioctl(). Apart from those standard format conversions,
 160 host drivers can also provide their own conversion rules by implementing a
 161 .get_formats and, if required, a .put_formats methods.
 162
 163 --
 164 Author: Guennadi Liakhovetski <g.liakhovetski@gmx.de>