3. Camera HAL 核心数据结构详解

Camera HAL 层是 Android 相机框架中连接 Framework 与硬件驱动的关键桥梁。要构建一个稳定、高性能的相机系统，必须深入理解 HAL 层定义的三大核心数据结构：camera_module_t、camera_device_t 和 camera3_device_t。这三个结构体分别对应 HAL 模块的加载、设备实例的创建以及 Camera 3 架构下的设备操作接口。

3.1 camera_module_t：HAL 模块的入口

camera_module_t 是 Camera HAL 的顶层结构体，定义在 hardware/libhardware/include/hardware/camera_common.h 中。它是 HAL 模块加载时的第一个接触点，负责提供模块的基本信息以及枚举设备的能力。

以下是一个典型的 camera_module_t 实现片段：

static int camera_get_number_of_cameras() {
    return 2; // 假设系统有前后两个摄像头
}

static int camera_get_camera_info(int camera_id, struct camera_info *info) {
    if (camera_id == 0) {
        info->facing = CAMERA_FACING_BACK;
        info->orientation = 90;
    } else if (camera_id == 1) {
        info->facing = CAMERA_FACING_FRONT;
        info->orientation = 270;
    } else {
        return -EINVAL;
    }
    return 0;
}

struct camera_module HAL_MODULE_INFO_SYM = {
    .common = {
        .tag = HARDWARE_MODULE_TAG,
        .module_api_version = CAMERA_MODULE_API_VERSION_3_0,
        .hal_api_version = HARDWARE_HAL_API_VERSION,
        .id = CAMERA_HARDWARE_MODULE_ID,
        .name = "My Camera HAL Module",
        .author = "Embedded Expert",
        .methods = &hal_module_methods,
    },
    .get_number_of_cameras = camera_get_number_of_cameras,
    .get_camera_info = camera_get_camera_info,
    .set_callbacks = camera_set_callbacks,
    .get_vendor_tag_ops = camera_get_vendor_tag_ops,
    .open_legacy = NULL,
    .set_torch_mode = camera_set_torch_mode,
    .init = camera_init,
};

3.2 camera_device_t：Camera 2.x 的设备抽象

camera_device_t 是 Camera 2.x HAL 架构下的核心设备结构体。它代表一个具体的相机设备实例，包含设备描述符和一系列操作函数指针。虽然 Camera 3 架构已经取代了它，但在 open_legacy 接口中仍然需要实现它来兼容旧版应用。

camera_device_ops_t 操作函数表包含以下关键接口：

• set_preview_window：设置预览窗口的 ANativeWindow，用于显示预览画面。
• start_preview / stop_preview：启动/停止预览流。
• take_picture：触发拍照，返回 JPEG 或原始图像数据。
• set_parameters / get_parameters：设置/获取相机参数（如分辨率、帧率、对焦模式等）。
• auto_focus：触发自动对焦。
• cancel_auto_focus：取消自动对焦。

3.3 camera3_device_t：Camera 3 架构的核心

camera3_device_t 是 Camera 3 HAL 架构中最重要的数据结构，定义在 hardware/libhardware/include/hardware/camera3.h 中。它完全取代了 camera_device_t，采用全新的 pipeline 模型，支持更灵活的流配置和更高的性能。

camera3_device_ops_t 是 Camera 3 架构的灵魂，它定义了以下关键操作：

• initialize：初始化设备，传入 Framework 的回调接口（camera3_callback_ops_t）。
• configure_streams：配置相机数据流（预览流、拍照流、视频流等），这是 Camera 3 的核心能力。
• register_stream_buffers：注册流缓冲区（在 HAL3.2 之后已废弃，由 Framework 直接管理）。
• process_capture_request：提交一个捕获请求，HAL 处理完成后通过回调返回结果。
• flush：刷新所有正在处理的请求，用于快速停止相机。
• dump：导出设备调试信息。

// camera3_device_ops_t 核心接口定义
typedef struct camera3_device_ops {
    int (*initialize)(const struct camera3_device *,
                      const camera3_callback_ops_t *callback_ops);
    int (*configure_streams)(const struct camera3_device *,
                             camera3_stream_configuration_t *stream_list);
    int (*register_stream_buffers)(const struct camera3_device *,
                                   const camera3_stream_buffer_set_t *buffer_set);
    int (*process_capture_request)(const struct camera3_device *,
                                   camera3_capture_request_t *request);
    void (*flush)(const struct camera3_device *);
    void (*dump)(const struct camera3_device *, int fd);
} camera3_device_ops_t;

3.4 三大结构体对比总结

为了帮助你在实际项目中快速区分和使用这三个结构体，下表总结了它们的核心差异：