關(guān)鍵詞： dsp , 驅(qū)動程序 , 驅(qū)動模型 , 視頻

近年來，DSP運算能力的不斷增強，使其在電子設備方面得到了廣泛的應用。DSP／BIOS是TI公司推出的一個實時操作系統(tǒng)，與TI的CCS(Code Composer Studio)集成在一起。用DSP／BIOS可以大大簡化DSP應用程序的開發(fā)和調(diào)試，其中與外圍設備的I／O接口是DSP應用開發(fā)中不可缺少的重要部分。TI公司為C64x系列DSP的開發(fā)者提供了一種類／微驅(qū)動模型(class／mini drivermodel)。通過對外圍設備設計驅(qū)動程序，為高層應用程序提供統(tǒng)一的接口來操作底層硬件。只要是遵循此驅(qū)動程序接口標準開發(fā)的高層應用程序，都可以在具有相同接口的不同硬件平臺上運行，從而使DSP軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)相分離，提高了軟件的可重用性、可維護性和可移植性，縮短了總體驅(qū)動程序的開發(fā)周期。

1 DSP的外設驅(qū)動開發(fā)模型  

TI公司為開發(fā)DSP的外設驅(qū)動程序定義了標準的設備驅(qū)動模型，并將設備驅(qū)動分為類驅(qū)動和微驅(qū)動，即依賴于硬件層和不依賴于硬件層。兩層之間使用通用接口進行數(shù)據(jù)通信，并提供了一系列的API接口，用戶應用程序通過調(diào)用API來訪問相應的外部設備。外設驅(qū)動開發(fā)模型的建立，提高了外設驅(qū)動程序的可重用性和模塊化程度，簡化了驅(qū)動程序的開發(fā)。外設開發(fā)模型如圖1所示。  

① 類驅(qū)動(class driver)。類驅(qū)動程序用來為應用程序提供接口。這部分程序與所使用的硬件設備無關(guān)，主要功能包括維護設備緩沖區(qū)，向上提供API接口供應用程序調(diào)用，向下提供適配層與微驅(qū)動層相連，實現(xiàn)API接口函數(shù)到微驅(qū)動層程序的映射。

② 微驅(qū)動(mini driver)。微驅(qū)動程序與外部硬件設備相關(guān)，所以設計微驅(qū)動程序是外設驅(qū)動開發(fā)的重點。微驅(qū)動程序與類驅(qū)動程序的接口格式是固定的，但微驅(qū)動程序?qū)Φ讓佑布牟僮鲃t須根據(jù)硬件平臺的不同需要做相應的改動。微驅(qū)動通過接收類驅(qū)動層發(fā)出的調(diào)用命令來決定對底層硬件進行什么樣的操作。

類驅(qū)動通過標準的微驅(qū)動接口調(diào)用微驅(qū)動控制硬件設備。到目前為止，TI共定義了3類驅(qū)動：①流輸入輸出模塊(SIO)，為每個DSP／BIOS線程提供一個獨立的I／O機制，執(zhí)行點到點的數(shù)據(jù)傳送，支持動態(tài)創(chuàng)建，通過DIO適配模塊與IOM連接；②管道管理模塊(PIP)，提供管理異步I／O的數(shù)據(jù)管道，每個管道對象都有一塊同樣大小的緩存，PIP模塊通過緩存進行數(shù)據(jù)傳輸，通過PIO適配模塊與IOM通信；③通用輸入輸出模塊(GIO)，基于流輸入／輸出模式的同步I／O，適合大流量數(shù)據(jù)的傳輸，更適合文件系統(tǒng)。在用戶應用程序中可直接調(diào)用GIO的API函數(shù)，GIO不需要額外的適配模塊，可直接與IOM進行交互。GIO的這些優(yōu)點使得通過GIO模塊與外部設備進行數(shù)據(jù)流傳輸，操作簡單、穩(wěn)定，所以在視頻采集的類驅(qū)動中采用了通用輸入輸出模塊GIO。

GIO模塊實現(xiàn)GIO的類驅(qū)動，用于提供一個模塊化的讀寫應用程序接口到應用程序。通過封裝這部分代碼，應用程序可以通過GIO提供的應用程序接口間接調(diào)用各種IOM微驅(qū)動來減小整體的代碼大小，如圖2所示。

GIO模塊提供下述功能：提供模塊化的讀寫應用程序；用IOM接口與指定設備微驅(qū)動實現(xiàn)程序通信；支持多個設備驅(qū)動；支持雙向通道；允許用戶配置模塊化功能；支持應用程序增加新的應用領(lǐng)域(如視頻)。其中，最后一項功能很重要。GIO_submit函數(shù)對新增加的用戶定制的應用程序接口(API)提供標準通道(如video)。這種用戶定制的類型包括用于文件系統(tǒng)的讀寫應用程序接口模塊，例如UART、DSP視頻幀等的應用。

傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)用讀寫應用程序接口來完成應用程序與文件之間的數(shù)據(jù)傳輸，需要由GIO類驅(qū)動和IOM微驅(qū)動來完成所需的雙向通道。對GIO接口模塊的擴展可以更加友好和高效地實現(xiàn)視頻抓取和視頻顯示。這種擴展特別滿足了視頻設備存儲空間(例如指定的幀緩存)的分配，而且通過簡單的應用程序調(diào)用來更新視頻幀緩存，提供視頻驅(qū)動與應用程序之間最新的視頻數(shù)據(jù)的更新。GIO類驅(qū)動具有如下接口，在函數(shù)表中指定設備的操作模式：

微驅(qū)動IOM通常包括如下函數(shù)：通道綁定函數(shù)(mdBindDev)，通道創(chuàng)建函數(shù)(mdCreateChan)，通道刪除函數(shù)(mdDeleteChan)，I／O請求發(fā)送函數(shù)(mdSubitChan)，通道解綁定函數(shù)(mdUnBindDev)和設備控制函數(shù)(mdControlChan)。類驅(qū)動通過調(diào)用這些底層函數(shù)完成相應外部設備與應用程序之間的數(shù)據(jù)傳送通道的創(chuàng)建，以及外部設備和內(nèi)存空間的分配，控制各個線程之間數(shù)據(jù)傳送的同步等。這些規(guī)定好的底層函數(shù)將放入微驅(qū)動的函數(shù)接口表（IOM——Fxns)中的相應位置，供應用程序通過適配模塊或直接由GIO類驅(qū)動調(diào)用。IOM接口表的結(jié)構(gòu)如下：  

在調(diào)用IOM微驅(qū)動之前，必須要先在DSP／BIOSConfig中注冊。在Device Drivers中右擊選擇插入一個設備驅(qū)動，命名為VPlACAPTURE，并進行各個屬性(如函數(shù)表指針、函數(shù)表類型和設備ID號等)的配置，指明IOM_Fxns函數(shù)表地址和設備參數(shù)地址，如圖3所示。

2 DM642芯片視頻驅(qū)動程序設計

視頻驅(qū)動程序的設計主要包括微驅(qū)動、類驅(qū)動和中間接口3方面的設計。為了最大程度的提高視頻驅(qū)動代碼的復用性和通用性，在視頻采集驅(qū)動程序?qū)嵗校贕IO類驅(qū)動程序基礎(chǔ)上進一步封裝成FVID類。將微驅(qū)動細分為視頻端口類和指定的編解碼芯片微驅(qū)動，二者之間通過外部設備控制接口(EDC)實現(xiàn)對外圍芯片的打開、控制和關(guān)閉等操作。這樣一來，即使所使用的板長上集成了不同的視頻編解碼芯片，也只需改變特定編解碼芯片的微驅(qū)動。視頻采集驅(qū)動程序的類／微驅(qū)動模型如圖4所示。  

例如，對VPORT_PortParams接口的說明屬于對VPORT端口類的說明，而對SAA7121接口的說明則屬于對特定編碼芯片的說明。如果把VPORT類用于不同的芯片，則只需對SAA712l進行修改。對EDC的接口說明如下(指定要對外圍設備進行打開、關(guān)閉等的操作)：  

下面舉例說明對FVID類驅(qū)動的視頻應用程序接口(video API)的操作。就應用程序而言，對設備驅(qū)動程序的操作可分為3個階段：創(chuàng)建、處理和刪除。創(chuàng)建是在應用程序與外部設備之間建立一個數(shù)據(jù)輸入／輸出的邏輯通道，對應于FVID_create；處理是在應用程序與外部設備之間進行數(shù)據(jù)的傳送，并對外設進行相應的控制，對應于FVID_control和FVID_alloc；外設使用完畢后，相應地刪除原先所建立的通道，對應于FVTD_delete。具體的調(diào)用函數(shù)如下：

結(jié) 語

本文介紹了TI公司開發(fā)的類／微驅(qū)動模型和改進后DM642的視頻類／微驅(qū)動模型。實踐表明，DM642的視頻類／微驅(qū)動模型降低了系統(tǒng)中軟硬件之間的耦合性，提高了驅(qū)動程序的可重用性和可移植性，簡化了視頻驅(qū)動程序的開發(fā)。