4. Sensor驱动核心数据结构

在RK平台Camera Sensor驱动开发中，核心数据结构是连接硬件寄存器、驱动逻辑与ISP图像调优的桥梁。本章深入剖析四个关键数据结构：struct v4l2_subdev、struct rkmodule_inf、struct rk_sensor_reg 和 struct rk_sensor_mode，理解它们的设计意图与协作关系是驱动开发与ISP联调的基础。

4.1 struct v4l2_subdev：V4L2子设备抽象

struct v4l2_subdev 是V4L2框架中所有子设备（包括Sensor、Flash、AF等）的通用抽象。Sensor驱动通过注册该结构体，将硬件控制接口暴露给上层ISP和应用程序。

在Sensor驱动中，host_priv 字段通常指向包含 struct rkmodule_inf 和 struct rk_sensor_mode 的私有结构体，实现标准框架与平台扩展的桥接。

// 典型注册流程
static struct v4l2_subdev sensor_subdev;

// 初始化子设备
v4l2_subdev_init(&sensor_subdev, &sensor_subdev_ops);
sensor_subdev.flags |= V4L2_SUBDEV_FL_HAS_DEVNODE;
sensor_subdev.ctrl_handler = &sensor_ctrl_handler;
sensor_subdev.host_priv = sensor_priv;  // 指向私有数据

// 注册到V4L2框架
media_entity_pads_init(&sensor_subdev.entity, 1, &sensor_pad);
v4l2_async_register_subdev(&sensor_subdev);

4.2 struct rkmodule_inf：RK平台模块信息扩展

struct rkmodule_inf 是RK平台在V4L2标准之上定义的私有扩展结构，用于传递Sensor模块的硬件特性、调优参数和平台特定配置。它通常嵌入在Sensor驱动的私有数据中，通过 host_priv 访问。

struct rkmodule_inf {
    struct module_otp_info otp_info;      // OTP校准信息
    struct module_cis_info cis_info;      // CIS模组信息
    struct module_gpio_info gpio_info;    // GPIO控制信息
    struct module_awb_info awb_info;      // AWB增益校准
    struct module_lsc_info lsc_info;      // 镜头阴影校正
    struct module_af_info af_info;        // 自动对焦信息
    struct module_pdaf_info pdaf_info;    // 相位对焦信息
    u32 module_index;                     // 模组索引
    u32 sensor_index;                     // Sensor索引
    u32 flip;                             // 镜像翻转标志
};

4.3 struct rk_sensor_reg：寄存器操作原子单元

struct rk_sensor_reg 是Sensor驱动中最基础的寄存器操作结构，用于描述一条I2C写操作。它被广泛应用于初始化序列、模式切换、增益/曝光设置等场景。

struct rk_sensor_reg {
    u16 reg_addr;   // 寄存器地址（16位）
    u16 reg_val;    // 寄存器值（16位）
    u8  reg_len;    // 地址长度：1字节或2字节
    u8  val_len;    // 值长度：1字节或2字节
    u8  delay;      // 写完后延时（ms）
};

驱动中通常以数组形式定义初始化序列，并通过工具函数批量写入：

// 初始化序列示例（IMX415部分寄存器）
static const struct rk_sensor_reg imx415_init_regs[] = {
    {0x3000, 0x00, 2, 1, 0},   // 软件复位
    {0x3002, 0x00, 2, 1, 10},  // 复位后等待10ms
    {0x3010, 0x01, 2, 1, 0},   // 设置输出模式
    {0x3020, 0x33, 2, 1, 0},   // PLL配置
    {0x3030, 0x10, 2, 1, 0},   // 帧长设置高位
    {0x3031, 0xE0, 2, 1, 0},   // 帧长设置低位
    {0x3040, 0x05, 2, 1, 0},   // 曝光设置
    {RK_SENSOR_REG_END, 0x00, 0, 0, 0}  // 结束标记
};

// 批量写入函数
int rk_sensor_write_regs(struct i2c_client *client,
                         const struct rk_sensor_reg *regs) {
    int ret = 0;
    while (regs->reg_addr != RK_SENSOR_REG_END) {
        ret = rk_sensor_write_reg(client, regs->reg_addr,
                                  regs->reg_val, regs->reg_len,
                                  regs->val_len);
        if (ret)
            break;
        if (regs->delay)
            msleep(regs->delay);
        regs++;
    }
    return ret;
}

4.4 struct rk_sensor_mode：Sensor工作模式描述

struct rk_sensor_mode 定义了Sensor的完整工作模式，包括分辨率、帧率、输出格式、时钟配置等。每个模式对应一组寄存器序列，驱动根据应用需求切换不同模式。

struct rk_sensor_mode {
    u32 width;                          // 图像宽度（像素）
    u32 height;                         // 图像高度（像素）
    u32 max_fps;                        // 最大帧率（fps * 1000）
    u32 hts_def;                        // 默认水平总像素
    u32 vts_def;                        // 默认垂直总像素
    u32 mipi_freq;                      // MIPI时钟频率（MHz）
    u32 bpp;                            // 位深（10/12/14）
    u32 bus_type;                       // 总线类型：MIPI/DVP
    u32 lane_num;                       // MIPI通道数
    const struct rk_sensor_reg *regs;   // 模式对应的寄存器序列
    const char *desc;                   // 模式描述
};

// 模式定义示例
static const struct rk_sensor_mode imx415_modes[] = {
    {
        .width = 3840,
        .height = 2160,
        .max_fps = 30000,
        .hts_def = 4400,
        .vts_def = 2250,
        .mipi_freq = 800,
        .bpp = 10,
        .bus_type = RK_SENSOR_BUS_MIPI,
        .lane_num = 4,
        .regs = imx415_4k_regs,
        .desc = "3840x2160 30fps 10bit",
    },
    {
        .width = 1920,
        .height = 1080,
        .max_fps = 60000,
        .hts_def = 2200,
        .vts_def = 1125,
        .mipi_freq = 800,
        .bpp = 10,
        .bus_type = RK_SENSOR_BUS_MIPI,
        .lane_num = 4,
        .regs = imx415_1080p_regs,
        .desc = "1920x1080 60fps 10bit",
    },
};

4.5 四个数据结构的协作关系

在RK平台Sensor驱动中，这四个结构体形成清晰的层次化协作关系：

1. 框架层： struct v4l2_subdev 作为V4L2标准接口，负责与上层ISP和应用程序通信。
2. 扩展层： struct rkmodule_inf 通过 host_priv 挂载到 v4l2_subdev，提供RK平台特有的模组信息。
3. 配置层： struct rk_sensor_mode 定义Sensor的工作模式，包含分辨率、帧率等参数。
4. 操作层： struct rk_sensor_reg 是寄存器操作的最小单元，被模式切换和实时控制调用。