征程 6 VIO Frame buffer管理

1.底层 buffer 状态机

系统通过五个状态队列实现帧缓冲区的全生命周期管理，各状态定义及转换逻辑如下：

1.FREE（空闲态）

• 功能描述 ：管理初始可用缓冲区

• 初始化操作 ：

  1. 场景运行时预分配所有 frame buffer 数组至该队列
  2. 记录 buffer 的内核虚拟地址及物理地址信息
• 数据结构 ：frame buffer 结构体存储地址映射关系

2.REQUEST（请求态）

• 状态转换触发 ：用户层调用 qbuf 接口

• 处理逻辑 ：

  1. 解析用户传入的 frame buffer index 参数
  2. 校验目标 frame buffer 状态有效性
  3. 更新 buffer 元数据并置为 REQUEST 状态
  4. 将 buffer 移入 REQUEST 队列

3.PROCESS（处理态）

• 状态转换触发 ：Frame Start 硬件中断

• 处理逻辑 ：

  1. 从 REQUEST 队列提取首帧 buffer
  2. 置为 PROCESS 状态并压入处理队列
  3. 启动硬件模块数据处理

4.COMPLETE（完成态）

• 状态转换触发 ：Frame End 硬件中断

• 处理逻辑 ：

  1. 从 PROCESS 队列提取完成帧
  2. 置为 COMPLETE 状态并移入完成队列
  3. 生成帧元数据（时间戳、帧 ID 等）

5.USED（用户态）

• 状态转换触发 ：用户调用 dqbuf 接口

• 处理逻辑 ：

  1. 检测 COMPLETE 队列非空时触发状态转换
  2. 返回 frame buffer index 至用户空间
  3. 将 buffer 置为 USED 状态并移入用户队列

2.HAL 层交互

• 初始化阶段
  
• 帧获取阶段：
  

用户调用 hb_vio_get_data 接口，HAL 通过 dqbuf 操作从驱动层获取包含帧识别信息，帧识别信息包含 frame index，timestamp，frame id 等帧信息，通过 frame index，找到数组中的 image 结构体，并把相关的帧识别信息赋值到 image 结构体中，最后 memcpy 给用户；

• 帧释放阶段：
  

用户调用 hb_vio_free_xxxbuf 接口（每个模块都有对应的释放接口）传入需要释放的 image 信息，HAL 通过获取 image 信息中的 frame index 识别标志，通过 ioctl 接口通知驱动层对应 frame index 的 buffer 使用完毕；

3.调试举例

常见调用获取帧失败，可通过 logcat 查看对应的 buffer 状态，并通过分析对应的 buffer 状态信息，可以定位问题的出错点：

 E/        ( 2087): [4770.375488][vpf_ioctl.c]:[vio_dev_node_dqbuf_poll][1012]dev poll Timeout(4000): 0, Success
 I/        ( 2087): [4770.375488][vpf_ioctl.c]:[vio_dbg_log_show][964]
 I/        ( 2087): [S9] vin4_C2*-m2m-(dma)pym1_C6*(dma)
 I/        ( 2087): gtask-vin4: res 1 rcnt 0 [vin4:0]
 I/        ( 2087): gtask-pym1: res 0 rcnt 0 [pym1:0]
 I/        ( 2087): [4770.375488][vpf_ioctl.c]:[vio_dbg_log_show][964]
 I/        ( 2087): ----------------------------------------------------------
 I/        ( 2087): flowid    module    cid chn   FREE   REQ   PRO   COM  USED
 I/        ( 2087): ----------------------------------------------------------
 I/        ( 2087): 9         vin4      2   0       16     0     0     0     0
 I/        ( 2087): 9         vin4      2   8        0     6     0     0     0
 I/        ( 2087):
 I/        ( 2087): 9         pym1      6   0       10     0     0     0     6
 I/        ( 2087): 9         pym1      6   8        0     0     0     0     5

通过出错通路的 buffer 状态可知，PYM1 的输出 buffer 都在 USED 队列，说明底层 buffer 都被用户层拿走了，进而导致用户获取帧失败，需要用户查看自己的持有帧逻辑和归还逻辑；