用RTDX實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)雙向傳輸

2004年8月A版

摘   要：講述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸(RTDX)的使用，描述一個(gè)用RTDX雙向傳遞大量多媒體數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)方法。該方法可以方便的應(yīng)用于其他TI DSP的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。

關(guān)鍵詞：TI DSP；RTDX

引言

　　TI DSP在數(shù)字電路中作為信號(hào)處理、電路控制的核心設(shè)備，廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。在TI DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換(RTDX)提供了一種目標(biāo)板和主機(jī)之間的雙向?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?。它可以?yīng)用于大量數(shù)據(jù)的雙向傳輸，例如應(yīng)用在多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真處理中。但是由于它的實(shí)現(xiàn)難度較大以及不處于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心位置，所以沒(méi)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(shí)現(xiàn)。

RTDX的使用方法

　　RTDX提供了目標(biāo)板與主機(jī)之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信。當(dāng)系統(tǒng)使用該功能時(shí)，DSP上駐留一個(gè)小的RTDX片上軟件庫(kù)，片上程序通過(guò)調(diào)用這個(gè)軟件庫(kù)的API實(shí)現(xiàn)JTAG與主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。與DSP目標(biāo)板相連的主機(jī)上也存在一個(gè)相應(yīng)的RTDX主機(jī)端軟件庫(kù)，客戶編寫(xiě)的主機(jī)端程序通過(guò)對(duì)象嵌入，實(shí)現(xiàn)DSP目標(biāo)板的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，以及向目標(biāo)板提供新的數(shù)據(jù)。

　　在編寫(xiě)DSP的軟件上，RTDX的使用方式和C語(yǔ)言文件的IO操作非常相似，如圖1、2所示，在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)由DSP到主機(jī)的過(guò)程中，首先聲明一個(gè)RTDX輸出通道，然后對(duì)該通道進(jìn)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(jī)端到DSP端的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，則聲明一個(gè)RTDX輸入通道，然后讀取該通道上的數(shù)據(jù)。

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

用RTDX實(shí)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(yīng)用主要是壓縮和解壓縮，但由于DSP自身的限制，它沒(méi)有大量的空間存儲(chǔ)多媒體數(shù)據(jù)，即便這些數(shù)據(jù)是已經(jīng)被壓縮過(guò)的。在系統(tǒng)的調(diào)試階段，如何單獨(dú)測(cè)試DSP的編碼效率呢？一種可行的解決辦法就是借用DSP目標(biāo)板相連的主機(jī)空間，用RTDX把原始數(shù)據(jù)傳遞給DSP，DSP對(duì)數(shù)據(jù)處理后再通過(guò)RTDX傳回主機(jī)。

系統(tǒng)的整體構(gòu)架

　　由于DSP片上存儲(chǔ)空間有限， TI對(duì)RTDX一次在主機(jī)和目標(biāo)DSP之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長(zhǎng)度做了限制，此值不應(yīng)該超過(guò)253個(gè)字長(zhǎng)為16bit的數(shù)據(jù)，如果一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量超過(guò)253，則要對(duì)數(shù)據(jù)分片傳遞。本應(yīng)用中每次傳遞的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于253，所以主機(jī)端和目標(biāo)板都定義了分片長(zhǎng)度RTDXBLOCK，RTDXBLOCK=200。傳輸時(shí)兩邊同時(shí)進(jìn)行相反的工作，目標(biāo)板寫(xiě)數(shù)據(jù)的時(shí)候主機(jī)等著讀數(shù)據(jù)，主機(jī)寫(xiě)數(shù)據(jù)的時(shí)候目標(biāo)板進(jìn)行相反的操作。每傳輸RTDXBLOCK大小的數(shù)據(jù)，兩者的工作進(jìn)行交換。分段傳遞數(shù)據(jù)還帶來(lái)了很多好處，它可以方便主機(jī)與目標(biāo)板之間的同步，每次數(shù)據(jù)的發(fā)出也是對(duì)上一次收到數(shù)據(jù)的應(yīng)答；RTDX的特性是讀一個(gè)字節(jié)，寫(xiě)一個(gè)字節(jié)，讀寫(xiě)采用相同大小段節(jié)省了將近一半的時(shí)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(xì)節(jié)問(wèn)題要考慮，目標(biāo)板的第一次操作是否應(yīng)該先是寫(xiě)出？以便空出地方來(lái)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(duì)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(biāo)板先寫(xiě)出數(shù)據(jù)會(huì)多占用一次傳輸?shù)臅r(shí)間。另一個(gè)問(wèn)題就是數(shù)據(jù)總量的不對(duì)稱性，總是主機(jī)或目標(biāo)板先寫(xiě)完數(shù)據(jù)，只剩下某一種操作，這部分時(shí)間沒(méi)有辦法節(jié)省。

　　對(duì)于數(shù)據(jù)傳遞過(guò)程中可能傳送的一些命令字如，跳過(guò)當(dāng)前幀、程序終止等。做了這樣的考慮，由主機(jī)和目標(biāo)板主程序來(lái)填寫(xiě)和解釋這些命令字，命令字不單獨(dú)傳輸，本應(yīng)用中放在inbufferoutbuffer的第0個(gè)位置，與下一塊數(shù)據(jù)同時(shí)傳送。另外，本應(yīng)用中inbuffer與outbuffer的第1個(gè)位置存放的是數(shù)據(jù)段的實(shí)際長(zhǎng)度，常用于向主機(jī)端指示壓縮后數(shù)據(jù)的實(shí)際長(zhǎng)度，以便用于不定長(zhǎng)壓縮方式的數(shù)據(jù)輸出。inbuffer/outbuffer的實(shí)際數(shù)據(jù)的起始位置是可以根據(jù)應(yīng)用自定義的。傳輸程序不負(fù)責(zé)這些問(wèn)題，只管從buffer的第一個(gè)字節(jié)開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)。

軟件設(shè)計(jì)

　　DSP片上實(shí)現(xiàn)了一次數(shù)據(jù)輸入輸出的函數(shù)dataIO，它采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，返回值1表示運(yùn)行過(guò)程均正常。有4個(gè)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(shí)，在主函數(shù)中使用兩個(gè)RTDX宏聲明：RTDX_CreateOutput Channel(ochan)，RTDX_CreateInput Channel(ichan)，然后可以直接調(diào)用dataIO進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，dataIO會(huì)在第一次運(yùn)行中自動(dòng)初始化環(huán)境。如圖7所示。dataIO函數(shù)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的修改甚至不修改即可以適用于不同的環(huán)境。

　　主機(jī)端的RTDX過(guò)程使用C++實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槌绦虻闹饕康木褪窍蚰繕?biāo)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(gè)大的循環(huán)，同目標(biāo)板一樣用了4個(gè)參數(shù)：inbuffer，outbuffer，inbufferlength，outbufferleng。執(zhí)行時(shí)，主程序首先被阻塞，不停的試圖從目標(biāo)板讀取經(jīng)過(guò)壓縮的數(shù)據(jù)，直到目標(biāo)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(xiě)到輸入通道上傳遞給DSP。這樣反復(fù)執(zhí)行直到傳輸雙方中的一方表示傳輸終止。

執(zhí)行過(guò)程

　　首先把程序?qū)懭肽繕?biāo)板DSP中，然后在DSP集成開(kāi)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(yùn)行DSP程序和主機(jī)端程序即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。因?yàn)閮蛇叾际褂昧俗枞麢C(jī)制，所以程序運(yùn)行的先后順序無(wú)所謂。

結(jié)語(yǔ)

　　本應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了如下功能：主機(jī)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(gè)數(shù)據(jù)。DSP對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行Mp3格式的壓縮，壓縮后的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不確定，最后DSP把這些數(shù)據(jù)傳回主機(jī)端，然后等待下一次傳輸開(kāi)始。實(shí)現(xiàn)基于DSK5416，用CCS2.0作為DSP綜合開(kāi)發(fā)環(huán)境。主機(jī)端程序用MS VC6.0編譯。

　　這種RTDX的實(shí)現(xiàn)方法用于2003年德州儀器公司數(shù)字信號(hào)處理大學(xué)挑戰(zhàn)賽決賽項(xiàng)目“使用TMS320C547X實(shí)現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸”的設(shè)計(jì)中，該項(xiàng)目最終獲得大賽三等獎(jiǎng)。

參考文獻(xiàn)：

1. 彭啟琮,‘TMS320C54x 實(shí)用教程’ ,電子科技大學(xué)出版社,1999

2. 張雄偉、陳亮、徐光輝，‘DSP集成開(kāi)發(fā)與應(yīng)用實(shí)例’，電子工業(yè)出版社，2002

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

...   

TARGET_INITIALIZE();

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

...

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

//發(fā)送outp指針?biāo)笖?shù)據(jù)到輸出通道，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度由RTDXBLOCK指定，返回實(shí)際發(fā)送的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度*

*:數(shù)據(jù)長(zhǎng)度指類型為發(fā)送數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為16位無(wú)符號(hào)所占長(zhǎng)度，outp的數(shù)據(jù)類型也應(yīng)為16位無(wú)符號(hào)數(shù)。

圖1  目標(biāo)板向主機(jī)輸出數(shù)據(jù)

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

...   

TARGET_INITIALIZE();

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

...

status = RTDX_read( &ichan, inp, RTDXBLOCK )

//發(fā)送inp指針?biāo)笖?shù)據(jù)到輸出通道，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度由RTDXBLOCK指定，返回實(shí)際接收的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度*

*:數(shù)據(jù)長(zhǎng)度指類型為發(fā)送數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為16位無(wú)符號(hào)所占長(zhǎng)度，inp的數(shù)據(jù)類型也應(yīng)為16位無(wú)符號(hào)數(shù)。

圖2   目標(biāo)板從主機(jī)端獲取數(shù)據(jù)

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

status = rtdx_in->Open( "ichan", "W" );              //創(chuàng)建ichan ，以便向目標(biāo)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(xiě)入目標(biāo)板

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

*:讀寫(xiě)狀態(tài)標(biāo)志"W"應(yīng)該大寫(xiě)，否則會(huì)帶來(lái)不可預(yù)知的錯(cuò)誤。

**:在寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)該把要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)放在一個(gè)安全數(shù)組中。然后調(diào)用Write。

圖3  主機(jī)端向目標(biāo)板傳輸數(shù)據(jù)

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

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

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

status = rtdx_out->Close();  //關(guān)閉輸出通道

*:從目標(biāo)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(biāo)板的數(shù)據(jù)格式，通過(guò)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(gè)8位字節(jié)的word類型數(shù)據(jù)，應(yīng)該使用ReadSAI4。

圖4  主機(jī)端從目標(biāo)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(jī)端與目標(biāo)板的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)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(jìn)行數(shù)據(jù)處理*/

       }

}

圖7  經(jīng)過(guò)封裝的RTDX函數(shù)