用RTDX實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時雙向傳輸

2004年8月A版

摘   要：講述實時數(shù)據(jù)傳輸(RTDX)的使用，描述一個用RTDX雙向傳遞大量多媒體數(shù)據(jù)的實現(xiàn)方法。該方法可以方便的應用于其他TI DSP的系統(tǒng)設計中。

關鍵詞：TI DSP；RTDX

引言

　　TI DSP在數(shù)字電路中作為信號處理、電路控制的核心設備，廣泛應用于各個行業(yè)。在TI DSP系統(tǒng)設計階段，實時數(shù)據(jù)交換(RTDX)提供了一種目標板和主機之間的雙向?qū)崟r數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒āＫ梢詰糜诖罅繑?shù)據(jù)的雙向傳輸，例如應用在多媒體數(shù)據(jù)進行仿真處理中。但是由于它的實現(xiàn)難度較大以及不處于系統(tǒng)設計的核心位置，所以沒有得到廣泛使用。本文的目的是向讀者描述一種RTDX的具體實現(xiàn)。

RTDX的使用方法

　　RTDX提供了目標板與主機之間的實時數(shù)據(jù)通信。當系統(tǒng)使用該功能時，DSP上駐留一個小的RTDX片上軟件庫，片上程序通過調(diào)用這個軟件庫的API實現(xiàn)JTAG與主機之間的數(shù)據(jù)傳輸。與DSP目標板相連的主機上也存在一個相應的RTDX主機端軟件庫，客戶編寫的主機端程序通過對象嵌入，實現(xiàn)DSP目標板的實時數(shù)據(jù)分析，以及向目標板提供新的數(shù)據(jù)。

　　在編寫DSP的軟件上，RTDX的使用方式和C語言文件的IO操作非常相似，如圖1、2所示，在實現(xiàn)數(shù)據(jù)由DSP到主機的過程中，首先聲明一個RTDX輸出通道，然后對該通道進行操作，最后查詢狀態(tài)，看數(shù)據(jù)是否被發(fā)送出去；而從主機端到DSP端的數(shù)據(jù)傳輸過程中，則聲明一個RTDX輸入通道，然后讀取該通道上的數(shù)據(jù)。

　　在主機端，TI 提供的RTDX庫使用了微軟公司的COM技術，數(shù)據(jù)的傳輸過程分別如圖3、圖4所示。

用RTDX實現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)的

雙向傳輸

　　多媒體數(shù)據(jù)原始信息往往擁有極大的數(shù)據(jù)量，DSP在多媒體數(shù)據(jù)處理中的應用主要是壓縮和解壓縮，但由于DSP自身的限制，它沒有大量的空間存儲多媒體數(shù)據(jù)，即便這些數(shù)據(jù)是已經(jīng)被壓縮過的。在系統(tǒng)的調(diào)試階段，如何單獨測試DSP的編碼效率呢？一種可行的解決辦法就是借用DSP目標板相連的主機空間，用RTDX把原始數(shù)據(jù)傳遞給DSP，DSP對數(shù)據(jù)處理后再通過RTDX傳回主機。

系統(tǒng)的整體構架

　　由于DSP片上存儲空間有限， TI對RTDX一次在主機和目標DSP之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度做了限制，此值不應該超過253個字長為16bit的數(shù)據(jù)，如果一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量超過253，則要對數(shù)據(jù)分片傳遞。本應用中每次傳遞的數(shù)據(jù)遠遠大于253，所以主機端和目標板都定義了分片長度RTDXBLOCK，RTDXBLOCK=200。傳輸時兩邊同時進行相反的工作，目標板寫數(shù)據(jù)的時候主機等著讀數(shù)據(jù)，主機寫數(shù)據(jù)的時候目標板進行相反的操作。每傳輸RTDXBLOCK大小的數(shù)據(jù)，兩者的工作進行交換。分段傳遞數(shù)據(jù)還帶來了很多好處，它可以方便主機與目標板之間的同步，每次數(shù)據(jù)的發(fā)出也是對上一次收到數(shù)據(jù)的應答；RTDX的特性是讀一個字節(jié)，寫一個字節(jié)，讀寫采用相同大小段節(jié)省了將近一半的時間；inbuffer與outbuffer可以指向相同的地址，又節(jié)省了一些內(nèi)存。

　　采用相同大小的段傳輸數(shù)據(jù)還有一些細節(jié)問題要考慮，目標板的第一次操作是否應該先是寫出？以便空出地方來接收下一次被處理的數(shù)據(jù)。由于每次傳輸數(shù)據(jù)總量的不對稱性，大部分情況下是輸入的數(shù)據(jù)比輸出的數(shù)據(jù)多，目標板先寫出數(shù)據(jù)會多占用一次傳輸?shù)臅r間。另一個問題就是數(shù)據(jù)總量的不對稱性，總是主機或目標板先寫完數(shù)據(jù)，只剩下某一種操作，這部分時間沒有辦法節(jié)省。

　　對于數(shù)據(jù)傳遞過程中可能傳送的一些命令字如，跳過當前幀、程序終止等。做了這樣的考慮，由主機和目標板主程序來填寫和解釋這些命令字，命令字不單獨傳輸，本應用中放在inbufferoutbuffer的第0個位置，與下一塊數(shù)據(jù)同時傳送。另外，本應用中inbuffer與outbuffer的第1個位置存放的是數(shù)據(jù)段的實際長度，常用于向主機端指示壓縮后數(shù)據(jù)的實際長度，以便用于不定長壓縮方式的數(shù)據(jù)輸出。inbuffer/outbuffer的實際數(shù)據(jù)的起始位置是可以根據(jù)應用自定義的。傳輸程序不負責這些問題，只管從buffer的第一個字節(jié)開始傳輸數(shù)據(jù)。

軟件設計

　　DSP片上實現(xiàn)了一次數(shù)據(jù)輸入輸出的函數(shù)dataIO，它采用C語言編寫，返回值1表示運行過程均正常。有4個參數(shù)，分別是輸出Buffer起始位置，輸出Buffer的大小，輸入Buffer的起始位置，輸入Buffer的大小。使用時，在主函數(shù)中使用兩個RTDX宏聲明：RTDX_CreateOutput Channel(ochan)，RTDX_CreateInput Channel(ichan)，然后可以直接調(diào)用dataIO進行數(shù)據(jù)傳輸，dataIO會在第一次運行中自動初始化環(huán)境。如圖7所示。dataIO函數(shù)經(jīng)過簡單的修改甚至不修改即可以適用于不同的環(huán)境。

　　主機端的RTDX過程使用C++實現(xiàn)，因為程序的主要目的就是向目標板傳遞數(shù)據(jù)和取得數(shù)據(jù)，所以直接在主程序中作了一個大的循環(huán)，同目標板一樣用了4個參數(shù)：inbuffer，outbuffer，inbufferlength，outbufferleng。執(zhí)行時，主程序首先被阻塞，不停的試圖從目標板讀取經(jīng)過壓縮的數(shù)據(jù)，直到目標板DSP把壓縮好的數(shù)據(jù)放到輸出通道上。得到數(shù)據(jù)后，主程序把這些數(shù)據(jù)存放在本地文件中，然后把要壓縮的數(shù)據(jù)寫到輸入通道上傳遞給DSP。這樣反復執(zhí)行直到傳輸雙方中的一方表示傳輸終止。

執(zhí)行過程

　　首先把程序?qū)懭肽繕税錎SP中，然后在DSP集成開發(fā)環(huán)境CCS的tools菜單中選擇RTDX，啟用輸入通道和輸出通道。先后運行DSP程序和主機端程序即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。因為兩邊都使用了阻塞機制，所以程序運行的先后順序無所謂。

結(jié)語

　　本應用實現(xiàn)了如下功能：主機端把44.1KHz，16bit采樣的音頻數(shù)據(jù)傳遞到DSP內(nèi)存中，每次傳遞1152個數(shù)據(jù)。DSP對這些數(shù)據(jù)進行Mp3格式的壓縮，壓縮后的數(shù)據(jù)長度不確定，最后DSP把這些數(shù)據(jù)傳回主機端，然后等待下一次傳輸開始。實現(xiàn)基于DSK5416，用CCS2.0作為DSP綜合開發(fā)環(huán)境。主機端程序用MS VC6.0編譯。

　　這種RTDX的實現(xiàn)方法用于2003年德州儀器公司數(shù)字信號處理大學挑戰(zhàn)賽決賽項目“使用TMS320C547X實現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)在TCP/IP網(wǎng)絡傳輸”的設計中，該項目最終獲得大賽三等獎。

參考文獻：

1. 彭啟琮,‘TMS320C54x 實用教程’ ,電子科技大學出版社,1999

2. 張雄偉、陳亮、徐光輝，‘DSP集成開發(fā)與應用實例’，電子工業(yè)出版社，2002

RTDX_CreateOutputChannel( ochan );              //創(chuàng)建一個輸出通道，該操作為宏操作

...   

TARGET_INITIALIZE();

RTDX_enableOutput( &ochan );                //初始化目標板以及通道使能

...

status = RTDX_write( &ochan, outp , RTDXBLOCK );  

//發(fā)送outp指針所指數(shù)據(jù)到輸出通道，數(shù)據(jù)長度由RTDXBLOCK指定，返回實際發(fā)送的數(shù)據(jù)長度*

*:數(shù)據(jù)長度指類型為發(fā)送數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為16位無符號所占長度，outp的數(shù)據(jù)類型也應為16位無符號數(shù)。

圖1  目標板向主機輸出數(shù)據(jù)

RTDX_CreateInputChannel( ochan );           //創(chuàng)建一個輸入通道，該操作為宏操作

...   

TARGET_INITIALIZE();

RTDX_enableInput( &ochan );                     //初始化目標板以及通道使能

...

status = RTDX_read( &ichan, inp, RTDXBLOCK )

//發(fā)送inp指針所指數(shù)據(jù)到輸出通道，數(shù)據(jù)長度由RTDXBLOCK指定，返回實際接收的數(shù)據(jù)長度*

*:數(shù)據(jù)長度指類型為發(fā)送數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為16位無符號所占長度，inp的數(shù)據(jù)類型也應為16位無符號數(shù)。

圖2   目標板從主機端獲取數(shù)據(jù)

hr = rtdx_in.CreateInstance( __uuidof(RTDXINTLib::RtdxExp) ); //創(chuàng)建rtdx實例

status = rtdx_in->Open( "ichan", "W" );              //創(chuàng)建ichan ，以便向目標板輸入數(shù)據(jù)*

status = rtdx_in->Write( sa, &bufferstate);       //把安全數(shù)組sa**中的數(shù)據(jù)寫入目標板

status = rtdx_in->Close();    //關閉輸入通道

*:讀寫狀態(tài)標志"W"應該大寫，否則會帶來不可預知的錯誤。

**:在寫入數(shù)據(jù)時，應該把要寫入的數(shù)據(jù)放在一個安全數(shù)組中。然后調(diào)用Write。

圖3  主機端向目標板傳輸數(shù)據(jù)

hr = rtdx_out.CreateInstance( __uuidof(RTDXINTLib::RtdxExp) ); //創(chuàng)建rtdx實例

status = rtdx_out->Open( "ochan", "R" );       //創(chuàng)建ochan ，以便從目標板獲取數(shù)據(jù)

status = rtdx_out->ReadSAI2( &sb );              //把目標板上的數(shù)據(jù)寫入安全數(shù)組sb*,**

status = rtdx_out->Close();  //關閉輸出通道

*:從目標板讀取的數(shù)據(jù)首先被放在安全數(shù)組中，然后由使用者讀出。

**:可以根據(jù)目標板的數(shù)據(jù)格式，通過調(diào)用ReadSAI1，ReadSAI2，ReadSAI4，讀取所占字節(jié)數(shù)不同的數(shù)據(jù)。例如讀取占用4個8位字節(jié)的word類型數(shù)據(jù)，應該使用ReadSAI4。

圖4  主機端從目標板獲取數(shù)據(jù)

圖5  輸入輸出Buffer的數(shù)據(jù)格式

圖6  主機端與目標板的數(shù)據(jù)傳輸過程圖

int dataIO(unsigned int * inbuffer,

                 unsigned int * outbuffer,

                 int inbuffer_length,

                 int outbuffer_length)；

int main()

{     unsigned int inbuffer[FLUSH+2];

       unsigned int outbuffer[FRAME+2];

       while(1)

       {

              if （dataIO(inbuffer,outbuffer,FLUSH+2,FRAME+2)!=1）

return;

              encode();/*進行數(shù)據(jù)處理*/

       }

}

圖7  經(jīng)過封裝的RTDX函數(shù)