Camera HAL框架：多摄切换与Pipeline资源管理实战 - 第1节

1.1 Android Camera 架构全景

Android Camera 系统采用分层架构，从上至下依次为 Application、Framework、HAL 和 Kernel/Driver。每一层都定义了清晰的接口边界，使得上层应用无需关心底层硬件差异。

1.2 HAL 层在 Camera 系统中的位置与作用

HAL（Hardware Abstraction Layer）是 Android Camera 系统的核心适配层，位于 Framework 与 Kernel 之间。它的主要职责是屏蔽底层硬件差异，向上提供统一的接口。

HAL 层的三大核心作用

• 硬件抽象： 将不同厂商的 ISP、Sensor、Flash 等硬件差异封装成标准接口。
• 资源管理： 负责 Camera 设备打开/关闭、Stream 配置、Buffer 分配与流转。
• 流控制： 处理 Preview、Video Record、Snapshot 等不同数据流的并发与切换。

1.3 HAL3 vs HAL1 核心差异

Android 从 API Level 21（Android 5.0）开始引入 Camera HAL3 接口，取代了原有的 HAL1。HAL3 的设计目标是支持更复杂的拍照场景和更高的性能要求。

HAL3 核心接口变化

HAL3 引入了三个关键接口，取代了 HAL1 的单一操作模式：

1. configure_streams： 动态配置数据流，支持多个 Stream 同时存在。
2. process_capture_request： 逐帧提交 Capture Request，每帧可携带不同的参数。
3. process_capture_result： 异步返回每帧的处理结果，包含 metadata 和 Buffer。

HAL3 关键数据结构示例

以下代码展示了 HAL3 中 camera3_stream_t 和 camera3_capture_request_t 的核心字段：

// camera3_stream_t - 描述单个数据流
typedef struct camera3_stream {
    uint32_t      stream_type;   // CAMERA3_STREAM_OUTPUT / INPUT
    uint32_t      width;         // 图像宽度
    uint32_t      height;        // 图像高度
    int32_t       format;        // 像素格式 (HAL_PIXEL_FORMAT_*)
    uint32_t      usage;         // Gralloc usage flags
    uint32_t      max_buffers;   // 最大 Buffer 数量
    void         *priv;          // HAL 私有数据
} camera3_stream_t;

// camera3_capture_request_t - 单帧捕获请求
typedef struct camera3_capture_request {
    uint32_t                frame_number;       // 帧序号
    const camera3_stream_t *input_stream;       // 输入流 (ZSL 等场景)
    uint32_t                num_output_buffers; // 输出 Buffer 数量
    const camera3_stream_buffer_t *output_buffers; // 输出 Buffer 数组
    const camera_metadata_t *settings;          // 帧控制参数 (AE/AWB/AF 等)
} camera3_capture_request_t;