關鍵詞： dsp , 驅動程序 , 驅動模型 , 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，與TI的CCS(Code Composer Studio)集成在一起。用DSP／BIOS可以大大簡化DSP應用程序的開發和調試，其中與外圍設備的I／O接口是DSP應用開發中不可缺少的重要部分。TI公司為C64x系列DSP的開發者提供了一種類／微驅動模型(class／mini drivermodel)。通過對外圍設備設計驅動程序，為高層應用程序提供統一的接口來操作底層硬件。只要是遵循此驅動程序接口標準開發的高層應用程序，都可以在具有相同接口的不同硬件平臺上運行，從而使DSP軟件系統與硬件系統相分離，提高了軟件的可重用性、可維護性和可移植性，縮短了總體驅動程序的開發周期。

1 DSP的外設驅動開發模型  

TI公司為開發DSP的外設驅動程序定義了標準的設備驅動模型，并將設備驅動分為類驅動和微驅動，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據通信，并提供了一系列的API接口，用戶應用程序通過調用API來訪問相應的外部設備。外設驅動開發模型的建立，提高了外設驅動程序的可重用性和模塊化程度，簡化了驅動程序的開發。外設開發模型如圖1所示。  

① 類驅動(class driver)。類驅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，主要功能包括維護設備緩沖區，向上提供API接口供應用程序調用，向下提供適配層與微驅動層相連，實現API接口函數到微驅動層程序的映射。

② 微驅動(mini driver)。微驅動程序與外部硬件設備相關，所以設計微驅動程序是外設驅動開發的重點。微驅動程序與類驅動程序的接口格式是固定的，但微驅動程序對底層硬件的操作則須根據硬件平臺的不同需要做相應的改動。微驅動通過接收類驅動層發出的調用命令來決定對底層硬件進行什么樣的操作。

類驅動通過標準的微驅動接口調用微驅動控制硬件設備。到目前為止，TI共定義了3類驅動：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，執行點到點的數據傳送，支持動態創建，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的數據管道，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據傳輸，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，適合大流量數據的傳輸，更適合文件系統。在用戶應用程序中可直接調用GIO的API函數，GIO不需要額外的適配模塊，可直接與IOM進行交互。GIO的這些優點使得通過GIO模塊與外部設備進行數據流傳輸，操作簡單、穩定，所以在視頻采集的類驅動中采用了通用輸入輸出模塊GIO。

GIO模塊實現GIO的類驅動，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用各種IOM微驅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動實現程序通信；支持多個設備驅動；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域(如視頻)。其中，最后一項功能很重要。GIO_submit函數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的讀寫應用程序接口模塊，例如UART、DSP視頻幀等的應用。

傳統的文件系統用讀寫應用程序接口來完成應用程序與文件之間的數據傳輸，需要由GIO類驅動和IOM微驅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用來更新視頻幀緩存，提供視頻驅動與應用程序之間最新的視頻數據的更新。GIO類驅動具有如下接口，在函數表中指定設備的操作模式：

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

在調用IOM微驅動之前，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動，命名為VPlACAPTURE，并進行各個屬性(如函數表指針、函數表類型和設備ID號等)的配置，指明IOM_Fxns函數表地址和設備參數地址，如圖3所示。

2 DM642芯片視頻驅動程序設計

視頻驅動程序的設計主要包括微驅動、類驅動和中間接口3方面的設計。為了最大程度的提高視頻驅動代碼的復用性和通用性，在視頻采集驅動程序實例中，在GIO類驅動程序基礎上進一步封裝成FVID類。將微驅動細分為視頻端口類和指定的編解碼芯片微驅動，二者之間通過外部設備控制接口(EDC)實現對外圍芯片的打開、控制和關閉等操作。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動。視頻采集驅動程序的類／微驅動模型如圖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、關閉等的操作)：  

下面舉例說明對FVID類驅動的視頻應用程序接口(video API)的操作。就應用程序而言，對設備驅動程序的操作可分為3個階段：創建、處理和刪除。創建是在應用程序與外部設備之間建立一個數據輸入／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據的傳送，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。具體的調用函數如下：

結 語

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