基于TMS320DM642的視頻采集驅(qū)動程序的實(shí)現(xiàn)

　　在圖3中，微驅(qū)動的IOM接口將應(yīng)用程序獲取圖像的命令打包生成數(shù)據(jù)包，并向微驅(qū)動發(fā)送。數(shù)據(jù)包的格式如下： typedef struct IOM_Packet { 

　　QUE_Elem link; /* 數(shù)據(jù)包隊(duì)列 */
　　Ptr addr; /* 數(shù)據(jù)地址 */
　　Uns size; /* 數(shù)據(jù)長度 */
　　Arg misc; /* 保留使用 */
　　Arg arg; /* 應(yīng)用程序 */
　　Uns cmd; /* 命令字段 */
　　Int status; /* 命令完成狀態(tài) */
　　} IOM_Packet;

　　數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)長度與數(shù)據(jù)地址兩字段由應(yīng)用程序提供，分別表示獲取圖像的大小及圖像存儲目的地址。微驅(qū)動依據(jù)數(shù)據(jù)包中的命令字段，調(diào)用mdSubmitChan函數(shù)將數(shù)據(jù)包放入數(shù)據(jù)包隊(duì)列，等待中斷服務(wù)函數(shù)的處理。視頻采集中的硬件中斷由視頻端口內(nèi)部FIFO的狀態(tài)觸發(fā)，中斷服務(wù)程序根據(jù)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)地址字段，通過EDMA將視頻端口內(nèi)部FIFO中的視頻數(shù)據(jù)讀入SDRAM中的圖像存儲目的地址。依據(jù)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)長度字段，在完成相應(yīng)大小圖像的采集后，中斷服務(wù)程序還將完成以下功能：出列數(shù)據(jù)包；設(shè)置下一次傳送或服務(wù)請求；設(shè)置數(shù)據(jù)包中的命令完成狀態(tài)，并向應(yīng)用程序返回。

　　3 視頻采集驅(qū)動中的視頻數(shù)據(jù)傳輸

　　視頻端口內(nèi)部FIFO與SDRAM之間的視頻數(shù)據(jù)傳輸通常有以下幾種方法：軟件查詢、中斷和EDMA方法。軟件查詢消耗CPU的資源太大，是不可取的，中斷數(shù)據(jù)傳輸雖可節(jié)省很多CPU時間，但沒有發(fā)揮DM642的EDMA資源。EDMA[6]是在DMA基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，用于在沒有CPU參與的情況下完成不同存儲空間之間的數(shù)據(jù)搬移。DM642提供了64個獨(dú)立的EDMA通道，通道的優(yōu)先級可編程設(shè)置，在沒有CPU參與的情況下實(shí)現(xiàn)片內(nèi)存儲器、片內(nèi)外設(shè)以及外部存儲空間之間的數(shù)據(jù)高速搬移。因此，為減輕CPU的負(fù)擔(dān)，發(fā)揮DM642的強(qiáng)大的外部數(shù)據(jù)傳輸能力，視頻采集驅(qū)動使用EDMA完成視頻數(shù)據(jù)從FIFO到SDRAM的傳輸。

　　3.1 基于雙EDMA通道的視頻數(shù)據(jù)傳輸

　　利用EDMA將FIFO中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絊DRAM中有兩種方法，但是它們的性能卻差別很大。一種方法是利用EDMA將FIFO中的數(shù)據(jù)直接傳送到SDRAM中。這種方法雖然簡單且易于操作，但它沒有充分發(fā)揮SDRAM的頁讀寫的優(yōu)越性，原因在于EDMA讀取FIFO和寫入SDRAM時分為兩個不同過程來實(shí)現(xiàn)，因此EMIF(外部存儲器接口)的時序不斷地在兩者之間切換，造成很大的時間浪費(fèi)，所以這種傳輸效率不高。

　　由于DM642視頻端口的內(nèi)部FIFO提供“滿”、“半滿”、“空”三種狀態(tài)，另一方法使用兩個EDMA通道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。以亮度信號的傳輸為例，當(dāng)用于存儲亮度分量的內(nèi)部FIFO半滿(640字節(jié))時，觸發(fā)DM642的硬件中斷，在中斷服務(wù)程序中啟用一個EDMA通道將數(shù)據(jù)從FIFO中讀出，存放到緩沖區(qū)BUF中。傳輸完畢后，啟動另一個EDMA通道將數(shù)據(jù)從BUF中傳輸?shù)絊DRAM中。這樣，兩個EDMA通道分別進(jìn)行讀取FIFO和寫入SDRAM的操作，避免了EMIF時序的切換，可以保證EDMA的有效傳輸。

　　3.2 EDMA鏈表在場合成中的使用

　　在隔行掃描模式下，每幀分為兩場，兩場在時域上是分開的，但在數(shù)據(jù)處理時需要將兩場合成一幀進(jìn)行處理，因此要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)搬移，占用了大量的CPU時間。通過EDMA鏈表可自動實(shí)現(xiàn)場合成，不需占用額外的CPU時間。

　　EDMA的參數(shù)RAM存放了有關(guān)的傳輸參數(shù)，這些參數(shù)用于產(chǎn)生EDMA讀寫操作所需要的地址。如圖4所示，在使用EDMA通道傳輸奇數(shù)場與偶數(shù)場時，分別使用不同的EDMA參數(shù)RAM。兩組參數(shù)RAM的目的地址分別指向存儲圖像的第一行與第二行象素的首地址，并且兩組參數(shù)RAM通過鏈接地址循環(huán)相連。在EDMA通道的傳輸中，奇數(shù)場傳輸任務(wù)的結(jié)束會自動地根據(jù)當(dāng)前參數(shù)RAM的鏈接地址裝載傳輸偶數(shù)場的參數(shù)RAM，又由兩組參數(shù)RAM的目的地址可知，奇數(shù)場與偶數(shù)場分別經(jīng)EDMA通道傳輸至幀緩沖區(qū)后被隔行存儲，這樣在無需占用額外CPU時間的前提下就實(shí)現(xiàn)了場合成。

　　4 視頻采集驅(qū)動程序的調(diào)用實(shí)例

　　DSP/BIOS應(yīng)用程序通過GIO類驅(qū)動調(diào)用微驅(qū)動之前，需使用DSP/BIOS配置工具注冊微驅(qū)動，將其命名為VP_CAPTURE，并啟動GIO模塊。

　　在應(yīng)用程序中，GIO_create函數(shù)使用已注冊的微驅(qū)動VP_CAPTURE創(chuàng)建GIO通道，通過調(diào)用GIO_submit函數(shù)完成應(yīng)用程序?qū)σ曨l數(shù)據(jù)的采集操作。部分源代碼如下：

　　(1) 創(chuàng)建通道

　　GIO_Handle capChan；
　　int status;
　　capChan = GIO_create('VP_CAPTURE'),
　　IOM_INPUT, &status, (Ptr)&DM642_vCapParams, NULL);
　　(2) 發(fā)送獲取圖像的數(shù)據(jù)包

　　GIO_submit(capChan, IOM_READ, bufp, NULL, NULL)；其中，DM642_vCapParams包含了視頻采集的初始化參數(shù)，如圖像大小、同步方式等；bufp用于指出采集圖像的存儲地址。不同的視頻應(yīng)用程序在使用類驅(qū)動時，可以通過改變這兩個變量復(fù)用視頻設(shè)備。這樣，極大地提高了驅(qū)動程序的工作效率，對視頻外設(shè)的控制也大大簡化了。

　　使用類/微驅(qū)動模型開發(fā)的視頻采集驅(qū)動程序，有效地解決了圖像采集和圖像實(shí)時處理之間的關(guān)系，在幾乎不需要CPU的干涉下，利用EDMA完成了數(shù)字視頻圖像數(shù)據(jù)的高速傳輸；通過使用類驅(qū)動復(fù)用驅(qū)動程序，視頻應(yīng)用程序的開發(fā)效率獲得了極大的提高。視頻采集驅(qū)動程序現(xiàn)已在自主開發(fā)的視頻處理板卡上運(yùn)行良好，為進(jìn)一步開發(fā)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)、可視電話等視頻應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　參考文獻(xiàn)

　　1 DSP/BIOS Driver Developer’s Guide. Literature Number: SPRU616. Texas Instruments Incorporated, November 2002
　　2 TMS320C6000 Chip Support Library API Reference Guide. Literature Number: SPRU401. Texas Instruments Incorporated,December 2002
　　3 TMS320C6000 DSP/BIOS Application Programming Interface. Literature Number: SPRU403. Texas Instruments Incorporated,October 2002
　　4 TMS320DM642 Technical Overview.Literature Number:SPRU615.Texas Instruments Incorporated, September 2002
　　5 TMS320C64x DSP Video Port/ VCXO Interpolated Control (VIC) Port Reference Guide. Literature Number: SPRU629. Texas Instruments Incorporated, April 2003
　　6 TMS320C6000 Peripherals Reference Guide. Literature Num-ber:SPRU190. Texas Instruments Incorporated, February 2001