2. RK平台AF硬件架构：VCM马达类型、IR-CUT驱动与LED补光灯联动

自动对焦（AF）系统的硬件架构是决定对焦速度、精度和稳定性的物理基础。在瑞芯微RK平台上，AF硬件主要由三大部分构成：VCM（音圈马达）、IR-CUT（红外截止滤光片切换器）以及LED补光灯。这三者并非独立工作，而是通过ISP（图像信号处理器）的调度实现联动，以应对不同光照和场景下的对焦需求。

2.1 VCM马达类型：开环与闭环

VCM是驱动镜头移动的核心执行器。根据反馈机制的不同，分为开环（Open Loop）和闭环（Closed Loop）两种类型。两者的差异直接影响AF的精度、功耗和调试复杂度。

2.1.1 开环VCM驱动与标定

开环VCM通过I2C接口向驱动芯片（如DW9714、AK7348）写入DAC值，驱动芯片输出对应的电流驱动马达。镜头位置与DAC值呈近似线性关系，但存在迟滞（Hysteresis）和非线性区。

// RK平台开环VCM驱动示例（基于Linux V4L2子设备）
static int rk_vcm_set_position(struct v4l2_subdev *sd, u32 code)
{
    struct rk_vcm_device *vcm = to_rk_vcm(sd);
    u16 dac_code;

    // 将归一化code（0-1023）映射到实际DAC范围
    dac_code = (code * vcm->dac_max) / 1023;

    // 通过I2C写入驱动芯片
    return regmap_write(vcm->regmap, vcm->dac_reg, dac_code);
}

2.1.2 闭环VCM驱动与PID控制

闭环VCM除了写入目标位置外，还需读取霍尔传感器的ADC值作为反馈。RK平台的ISP驱动通常内置一个PID控制器，用于计算误差并调整输出。

// 闭环VCM PID控制简化逻辑
static int rk_af_pid_controller(struct rk_af_device *af, u16 target_adc)
{
    int error = target_adc - af->current_adc;
    af->integral += error;
    int derivative = error - af->prev_error;
    int output = (af->kp * error) + (af->ki * af->integral) + (af->kd * derivative);
    af->prev_error = error;

    // 限幅并写入DAC
    output = clamp(output, 0, af->dac_max);
    return rk_vcm_set_dac(af, output);
}

2.2 IR-CUT驱动与AF联动

IR-CUT（红外截止滤光片）用于在白天（可见光模式）和夜晚（红外模式）之间切换。在RK平台上，IR-CUT的切换时机必须与AF的搜索策略联动，否则会导致对焦失败或图像偏色。

• 白天模式： IR-CUT切入，滤除红外光。AF使用可见光下的对比度（Contrast）或相位差（PDAF）进行对焦。
• 夜晚模式： IR-CUT切出，允许红外光进入。AF需要切换到红外光下的对焦曲线，因为红外光的折射率与可见光不同，导致最佳焦平面偏移。
• 联动策略： RK平台通过ISP的AEC（自动曝光控制）检测环境照度，当照度低于阈值时，先切换IR-CUT，再触发AF重新对焦。

// IR-CUT切换回调示例
static int rk_ircut_switch_callback(struct rk_ircut_device *ircut, bool ir_mode)
{
    struct rk_af_device *af = ircut->af_priv;
    
    // 通知AF模块：IR-CUT已切换，需要重新对焦
    af->need_restart = true;
    
    // 如果是红外模式，加载红外对焦曲线
    if (ir_mode) {
        af->focus_curve = &af->ir_curve;
    } else {
        af->focus_curve = &af->visible_curve;
    }
    
    return 0;
}

2.3 LED补光灯与AF联动

在极暗光环境下（< 1 lux），即使IR-CUT切出，传感器也可能无法获得足够的对比度进行AF。此时需要LED补光灯提供辅助照明。RK平台的LED补光灯通常支持两种模式：常亮照明 和 AF辅助脉冲。

• AF辅助脉冲： 在AF搜索期间，LED以高亮度短脉冲方式点亮，提供瞬时照明，帮助AF算法找到峰值。对焦完成后，LED熄灭或转为低亮度常亮。
• 联动时序： LED脉冲的触发必须与AF的扫描窗口同步。通常由ISP的AF硬件状态机直接控制GPIO，延迟要求 < 1ms。
• 避免闪烁： 如果LED脉冲频率与传感器帧率不匹配，可能导致图像出现明暗条纹。建议将LED脉冲频率设置为帧率的整数倍。

// LED补光灯与AF联动控制（伪代码）
void rk_af_led_control(struct rk_af_device *af, bool on)
{
    if (on) {
        // 开启LED，设置为高亮度脉冲模式
        gpio_set_value(af->led_gpio, 1);
        // 启动定时器，脉冲宽度 10ms
        mod_timer(&af->led_timer, jiffies + msecs_to_jiffies(10));
    } else {
        // 关闭LED
        gpio_set_value(af->led_gpio, 0);
    }
}

// 在AF扫描开始时调用
void rk_af_start_search(struct rk_af_device *af)
{
    rk_af_led_control(af, true);
    // ... 执行AF扫描算法 ...
    rk_af_led_control(af, false);
}

2.4 硬件架构总结

RK平台的AF硬件架构是一个多组件协同的系统。VCM提供物理驱动力，IR-CUT保证不同光谱下的成像质量，LED补光灯则拓展了暗光环境下的对焦能力。三者的联动依赖ISP的精确时序控制和状态机调度。