HDMI-IN 基于 CameraHal3 开发指南

本文档基于瑞芯微官方文档 Rockchip_Developer_Guide_HDMI_IN_Based_On_CameraHal3_CN.pdf（V1.1.0, 2021-06-02）整理，介绍基于 RK628D 转换芯片在 Android 平台实现 HDMI IN 功能的开发方法。

适用范围

芯片平台：RK3288 / RK3326 / RK3368 / RK3399 / RK3566 / RK3568
内核版本：Linux 4.4 / Linux 4.19
Android 版本：Android 9 / 10 / 11
读者对象：技术支持工程师、软件开发工程师

一、HDMI IN 相关驱动代码说明

1.1 基于 RK628D 实现 HDMI IN 功能

RK628D 作为 MFD 设备，包含 MFD 设备驱动和各个接口功能模块驱动。RK628D HDMI RX To MIPI CSI 用于 HDMI IN 应用场景，将 RK628D 作为类 camera 设备使用，基于 V4L2 框架实现相关驱动。

与显示 DRM 框架不同，除 COMBRXPHY、COMBTXPHY 驱动复用外，HDMI RX Controller、Post Process 和 MIPI CSI TX 等功能模块均在 V4L2 驱动框架中重新实现。

相关驱动代码：

drivers/mfd/rk628.c
drivers/gpu/drm/rockchip/rk628/rk628_combrxphy.c
drivers/gpu/drm/rockchip/rk628/rk628_combtxphy.c
drivers/media/i2c/rk628_csi.c

Kernel Config 配置：

CONFIG_MFD_RK628=y
CONFIG_VIDEO_RK628_CSI=y
CONFIG_DRM_ROCKCHIP_RK628=y

1.2 基于其他转换芯片实现 HDMI IN 功能

其他转换芯片（如 TC358743 / TC358749 / LT6911UXC）未使用 MFD 设备驱动，仅在 V4L2 框架基础上实现 I2C 设备驱动。

相关驱动代码：

drivers/media/i2c/tc35874x.c
drivers/media/i2c/lt6911uxc.c

Kernel Config 配置：

CONFIG_VIDEO_TC35874X=y
CONFIG_VIDEO_LT6911UXC=y

二、HDMI IN VIDEO 框架说明

HDMI IN video 部分的软件实现方案是将 RK628D 模拟成一个 MIPI SOC camera 设备，通过 camera 框架接收 video 数据并在 APK 进行显示，同时基于 HDMI IN 的应用场景需要，增加 HDMI IN 热拔插和 HDMI IN 分辨率自适应支持。

2.1 HDMI IN APK 工作流程

APK 通过 ioctl 的方式访问 RK628D 设备节点，获取当前的连接状态和分辨率，然后通过 CameraHal3 框架取流并显示。

2.2 RK628D 驱动架构

RK628D 驱动需要重点关注的三个部分：

初始化 — 模块上电、复位、I2C 通信建立
热拔插中断处理 — 检测 HDMI 插拔动作，触发状态切换
分辨率切换中断处理 — 检测输入分辨率变化，重新配置链路

三、配置方法说明

3.1 SDK 代码版本要求

kernel/ 代码需要包含 RK628 DRM 和 media 驱动相关提交。 hardware/rockchip/camera/ 和 device/rockchip/common/ 需要对应版本。

参考 dts：arch/arm/boot/dts/rk3288-evb-rk628-hdmi2csi-avb.dts

3.2 板级配置说明

3.2.1 功能模块配置

实现 RK628D HDMI IN 功能需要使用 COMBRXPHY、COMBTXPHY、CSI 功能模块：

&rk628_combrxphy {
    status = "okay";
};

&rk628_combtxphy {
    status = "okay";
};

&rk628_csi {
    status = "okay";
    // ...
};

注意

rk628_post_process、rk628_hdmi、rk628_hdmirx 是用于 RK628D 点屏等显示通路时使用，在 HDMI IN 场景中不需要使能。

3.2.2 硬件连接配置

RK628D 是 I2C 设备，需要配置在对应的 I2C 总线下：

&i2c1 {
    clock-frequency = <400000>;
    status = "okay";

    rk628: rk628@50 {
        reg = <0x50>;
        interrupt-parent = <&gpio7>;
        interrupts = <15 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
        enable-gpios = <&gpio5 RK_PC2 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
        reset-gpios = <&gpio7 RK_PB6 GPIO_ACTIVE_LOW>;
        status = "okay";
    };
};

配置项	说明
`reg`	I2C 地址（RK628D 典型 7bit 地址为 0x50，多片时可通过 GPIO 改变）
`interrupt-parent/interrupts`	RK628D 中断 GPIO 引脚
`enable-gpios`	RK628D 供电控制 GPIO（常供电可不配）
`reset-gpios`	RK628D 复位控制 GPIO

RK628_CSI 功能模块硬件连接配置：

&rk628_csi {
    status = "okay";
    /* hpd-output-inverted; */
    plugin-det-gpios = <&gpio0 13 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
    power-gpios = <&gpio0 17 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
    // ...
};

配置项	说明
`hpd-output-inverted`	HPD 输出取反配置（电路上做了取反时使能）
`plugin-det-gpios`	HDMI 插入检测 GPIO，注意有效电平配置
`power-gpios`	RK 主控端 MIPI RX 电源域供电控制 GPIO（常供电可不配）

3.2.3 图像接收链路 dts 配置

将 RK628D 等转换芯片作为类 camera 设备开发，数据链路配置方法与 MIPI SOC Sensor 一致。

以 RK3288 rk628 + isp1 链路为例：

&rk628_csi {
    status = "okay";
    plugin-det-gpios = <&gpio0 13 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
    power-gpios = <&gpio0 17 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
    rockchip,camera-module-index = <0>;
    rockchip,camera-module-facing = "back";
    rockchip,camera-module-name = "RK628-CSI";
    rockchip,camera-module-lens-name = "NC";

    port {
        hdmiin_out0: endpoint {
            remote-endpoint = <&mipi_in>;
            data-lanes = <1 2 3 4>;
        };
    };
};

&mipi_phy_rx0 {
    status = "okay";
    ports {
        port@0 {
            mipi_in: endpoint@1 {
                reg = <1>;
                remote-endpoint = <&hdmiin_out0>;
                data-lanes = <1 2 3 4>;
            };
        };
        port@1 {
            dphy_rx_out: endpoint@0 {
                reg = <0>;
                remote-endpoint = <&isp_mipi_in>;
            };
        };
    };
};

&rkisp1 {
    status = "okay";
    port {
        isp_mipi_in: endpoint@0 {
            reg = <0>;
            remote-endpoint = <&dphy_rx_out>;
        };
    };
};

&isp_mmu { status = "okay"; };

以 RK356x rk628 + isp2 链路为例： 使用 &csi2_dphy_hw、&csi2_dphy0、&rkisp、&rkisp_vir0 节点配置。

以 RK356x rk628 + vicap 链路为例： 使用 &mipi_csi2、&rkcif、&rkcif_mipi_lvds 节点配置。

3.3 camera3_profiles.xml 配置文件说明

配置文件路径：hardware/rockchip/camera/etc/camera/camera3_profiles_rk3xxx.xml

主要配置注意事项：

name：需要与驱动名称一致，有大小写区别
moduleId：需要与驱动 dts 中配置的 index 一致
scaler.availableStreamConfigurations / scaler.availableMinFrameDurations / scaler.availableStallDurations：需要正确配置驱动支持的分辨率和最小帧间隔时间
sensor.orientation：图像旋转角度，支持 0、90、180、270

3.4 不同芯片平台的接收能力

芯片平台	接收控制器	支持最大分辨率
RK3288 / RK3326 / RK3368	isp	1920x1080P60
RK3399	isp	3840x2160P30（需 ISP 超频）
RK3566 / RK3568	vicap / isp	3840x2160P30

3.4.1 RK3399 ISP 超频的方法

配置 PLL_NPLL 为 650M：

// rk3399-vop-clk-set.dtsi
<650000000>, <200000000>,  // 原为 <600000000>, <200000000>

修改 ISP 最大支持频率：

// drivers/media/platform/rockchip/isp1/dev.c
static const unsigned int rk3399_isp_clk_rate[] = {
    300, 400, 650   // 原为 600
};

转换芯片驱动中配置 isp 频率：RK628_CSI_PIXEL_RATE_HIGH 600000000

备注

ISP 驱动中会对配置的频率再加 25% 的余量，所以驱动中配置适当的频率即可。

3.4.2 配置 ISP 使用 CMA 内存的方法

部分平台 HDMI IN 接收图像数据时，可能存在带宽不足导致丢帧或 MIPI 接收异常等问题。异常 log：

rkisp1: MIPI mis error: 0x00800000
rkisp1: CIF_ISP_PIC_SIZE_ERROR

此时需要提高 DDR 频率，若仍无改善，可给 ISP 预留使用 CMA 内存：

kernel config 预留 CMA 128MB：

CONFIG_CMA=y
CONFIG_CMA_SIZE_MBYTES=128

dts 配置 ISP 关闭 IOMMU，使用 CMA 内存：

&isp_mmu {
    status = "disabled";
};

3.5 EDID 的配置方法

RK628D 支持 EDID 配置，默认支持分辨率：

3840x2160P30
1920x1080P60 / P30
1280x720P60
720x576P50
720x480P60

如需修改，直接修改驱动代码中的 EDID 数组：

// drivers/media/i2c/rk628_csi.c
static u8 edid_init_data[] = { ... };

四、HDMI IN APK 适配方法

4.1 获取和编译 APK 源码

APK 源码路径：RKDocs/common/hdmi-in/apk/rkCamera2_based_on_CameraHal3_V1.3.tar.gz

解压到 packages/apps/ 目录。在 device 目录增加 rkCamera2 APK 编译：

PRODUCT_PACKAGES += \
    Launcher3 \
    rkCamera2

4.2 APK 源码的适配

APK 通过 ioctl 访问 RK628D 设备节点，获取连接状态和分辨率。设备节点在 isp1/isp2/vicap 链路上可能有差异，需根据实际情况修改 rkCamera2/jni/native.cpp。

备注

确认 selinux 是否关闭：getenforce 命令查看。

4.3 APK 调试前的准备

先完成驱动调试
确认 camera 设备正确注册到 CameraHal
检查 camera3_profiles.xml 配置

五、驱动调试方法

驱动调试方法与 SOC Sensor 一致，使用 media-ctl 和 v4l2-ctl 工具。

工具路径：hardware/rockchip/camera/etc/tools/

5.1 调试命令举例（以 RK3288 + RK628D 1920x1080P 为例）

查看链路拓扑结构：

media-ctl -d /dev/media0 -p

配置链路连接：

media-ctl -d /dev/media0 -l \
  '"m00_b_rk628-csi rk628-csi":0->"rockchip-mipi-dphy-rx":0 [1]'
media-ctl -d /dev/media0 -l \
  '"rockchip-mipi-dphy-rx":1->"rkisp1-isp-subdev":0 [1]'

配置分辨率：

media-ctl -d /dev/media0 \
  --set-v4l2 '"rkisp1-isp-subdev":0[fmt:UYVY2X8/1920x1080]'
media-ctl -d /dev/media0 \
  --set-v4l2 '"rkisp1-isp-subdev":0[crop:(0,0)/1920x1080]'

获取图像数据流：

v4l2-ctl --verbose -d /dev/video0 \
  --set-fmt-video=width=1920,height=1080,pixelformat='NV12' \
  --stream-mmap=4 \
  --set-selection=target=crop,flags=0,top=0,left=0,width=1920,height=1080

抓取图像 YUV 文件：

v4l2-ctl --verbose -d /dev/video0 \
  --set-fmt-video=width=1920,height=1080,pixelformat='NV12' \
  --stream-mmap=4 --stream-skip=5 --stream-count=10 \
  --stream-to=/data/rk628_1920x1080.yuv --stream-poll

可用 7yuv 等工具查看抓取的 YUV 文件。

六、常见问题排查方法

6.1 打开 log 开关

驱动 debug log 开关可通过模块参数或 sysfs 节点控制。

6.2 寄存器读写

通过 i2c 工具或驱动提供的 sysfs 节点读写 RK628D 寄存器。

6.3 MFD 设备报错排除

检查 I2C 通信、电源、复位时序。

6.4 Clk det 异常

检查时钟配置、PLL 锁定状态。

6.5 HDMI RX 正常的判断方法

信号是否锁定
分辨率是否正确识别
是否有正常数据流输出

6.6 Open subdev 权限异常

检查 selinux 权限配置。

参考资料

原始文档：Rockchip_Developer_Guide_HDMI_IN_Based_On_CameraHal3_CN.pdf V1.1.0
《Rockchip_Developer_Guide_RK628D_DRM_Porting_Guide_CN.pdf》
瑞芯微官网：www.rock-chips.com

一、HDMI IN 相关驱动代码说明​

1.1 基于 RK628D 实现 HDMI IN 功能​

1.2 基于其他转换芯片实现 HDMI IN 功能​

二、HDMI IN VIDEO 框架说明​

2.1 HDMI IN APK 工作流程​

2.2 RK628D 驱动架构​

三、配置方法说明​

3.1 SDK 代码版本要求​

3.2 板级配置说明​

3.2.1 功能模块配置​

3.2.2 硬件连接配置​

3.2.3 图像接收链路 dts 配置​

3.3 camera3_profiles.xml 配置文件说明​

3.4 不同芯片平台的接收能力​

3.4.1 RK3399 ISP 超频的方法​

3.4.2 配置 ISP 使用 CMA 内存的方法​

3.5 EDID 的配置方法​

四、HDMI IN APK 适配方法​

4.1 获取和编译 APK 源码​

4.2 APK 源码的适配​

4.3 APK 调试前的准备​

五、驱动调试方法​

5.1 调试命令举例（以 RK3288 + RK628D 1920x1080P 为例）​

六、常见问题排查方法​

6.1 打开 log 开关​

6.2 寄存器读写​

6.3 MFD 设备报错排除​

6.4 Clk det 异常​

6.5 HDMI RX 正常的判断方法​

6.6 Open subdev 权限异常​

参考资料​