基于DSP／BIoS設(shè)備驅(qū)動(dòng)模型的視頻驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)

通過給外部設(shè)備編寫驅(qū)動(dòng)程序是一種有效的控制外設(shè)的方法。隨著DSP的應(yīng)用越來越廣泛，DSP實(shí)時(shí)系統(tǒng)的日趨復(fù)雜及新技術(shù)的出現(xiàn)，DSP處理器所連接的外部設(shè)備也是種類繁多，各不相同，而每一個(gè)外設(shè)都需要一個(gè)特定的驅(qū)動(dòng)程序來支持外設(shè)的正常工作，這就要為每一個(gè)外設(shè)編寫驅(qū)動(dòng)程序，這是一項(xiàng)十分繁雜的工作。如何能夠使系統(tǒng)開發(fā)人員從這些編寫繁雜的驅(qū)動(dòng)程序工作中解脫出來，進(jìn)而能夠?qū)Ｐ耐度氲綉?yīng)用程序的開發(fā)中呢?TI公司提出了基于DSP／BIOS的設(shè)備驅(qū)動(dòng)模型，該模型分為兩層：類驅(qū)動(dòng)即與硬件不相關(guān)的層和微型驅(qū)動(dòng)即與硬件相關(guān)的層。使用這種結(jié)構(gòu)，應(yīng)用程序只需調(diào)用類驅(qū)動(dòng)的API函數(shù)，通過類驅(qū)動(dòng)使用微型驅(qū)動(dòng)，用微型驅(qū)動(dòng)來控制外設(shè)。這種結(jié)構(gòu)，將驅(qū)動(dòng)程序合理分層，使得驅(qū)動(dòng)程序模塊化，可移植性、復(fù)用性大大增強(qiáng)，縮短了驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)時(shí)間。

1 DSP／BIOS設(shè)備驅(qū)動(dòng)模型工

1.1 類／微型驅(qū)動(dòng)模型

DSP／BIOS是TI公司所設(shè)計(jì)開發(fā)的一個(gè)尺寸可裁剪的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)內(nèi)核，通過使用DSP／BIOS提供的豐富的內(nèi)核服務(wù)，開發(fā)者能快速地創(chuàng)建滿足實(shí)時(shí)性能要求的精細(xì)復(fù)雜的多任務(wù)應(yīng)用程序。為了使開發(fā)設(shè)備驅(qū)動(dòng)更加簡(jiǎn)單方便，提出了DSP／BIOS DeviceDriver Kit，定義了標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)模型，一種將設(shè)備驅(qū)動(dòng)分為與硬件無關(guān)和與硬件相關(guān)的雙層結(jié)構(gòu)，這樣就使開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序不像以前那樣復(fù)雜了，為開發(fā)者提供了便利。這兩層結(jié)構(gòu)稱為“類／微型驅(qū)動(dòng)模型，它們每一層都有各自通用的接口，所以相似設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的主要部分可以復(fù)用，驅(qū)動(dòng)代碼的移植成為可能，使開發(fā)驅(qū)動(dòng)的過程大大簡(jiǎn)化。

與硬件無關(guān)的層稱為類驅(qū)動(dòng)(Class Driver)，它處在應(yīng)用程序與微型驅(qū)動(dòng)之間，提供對(duì)多線程I／O請(qǐng)求的串行化和同步，并且維護(hù)設(shè)備數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，向上提供API接口供應(yīng)用程序調(diào)用，向下通過適配層與微型驅(qū)動(dòng)相連，實(shí)現(xiàn)API接口函數(shù)到微型驅(qū)動(dòng)層的映射。

與硬件相關(guān)的層稱為微型驅(qū)動(dòng)(Mini－driver)，它處在類驅(qū)動(dòng)與芯片支持庫(kù)(Chip Support Library)之間，對(duì)于類驅(qū)動(dòng)的接口是統(tǒng)一的，即每一個(gè)微型驅(qū)動(dòng)都為類驅(qū)動(dòng)和DSP／BIOS設(shè)備驅(qū)動(dòng)管理提供了標(biāo)準(zhǔn)接口。微型驅(qū)動(dòng)采用芯片支持庫(kù)(CSL)管理外圍設(shè)備的寄存器、內(nèi)存和中斷資源。但由于硬件是千差萬(wàn)別的，所以微型驅(qū)動(dòng)對(duì)底層硬件的操作是根據(jù)硬件的不同而不同的。對(duì)于完成同樣功能的不同外設(shè)，只需稍加修改微型驅(qū)動(dòng)，而不需重新編寫驅(qū)動(dòng)程序，就可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)程序的移植與復(fù)用，使驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)過程大大簡(jiǎn)化。類／微型驅(qū)動(dòng)模型結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 類驅(qū)動(dòng)

通過將應(yīng)用軟件，驅(qū)動(dòng)程序分層之后，可以看到，位于頂層的應(yīng)用程序并不直接與微型驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生聯(lián)系，而是通過類驅(qū)動(dòng)與微型驅(qū)動(dòng)連接。每一種類驅(qū)動(dòng)向上層應(yīng)用程序提供一個(gè)API接口，并且與微型驅(qū)動(dòng)接口進(jìn)行通信。

DSP／BIOS定義了三種類驅(qū)動(dòng)：流輸入輸出模塊(SIO)，管道管理模塊(PIP)，通用輸入輸出模塊(GIO)。其中，SIO和PIP分別需要使用適配器DIO和PIO來與微型驅(qū)動(dòng)進(jìn)行通信。SIO／DIO是基于流的I／O模型，使用異步方式來操作I／O，對(duì)于數(shù)據(jù)的讀寫、處理可以同時(shí)進(jìn)行。PIP／PIO是基于管道的I／O模型，每個(gè)管道維護(hù)著一個(gè)被劃分為多個(gè)大小相同的幀的緩沖區(qū)。GIO類驅(qū)動(dòng)采用基于流的同步I／O數(shù)據(jù)傳輸模式，適合大流量數(shù)據(jù)的傳輸，更適合文件系統(tǒng)。與SIO／DIO和PIP／PIO不同，GIO包含內(nèi)置的IOM(I／OManager輸入輸出管理)適配層，可以直接與微型驅(qū)動(dòng)進(jìn)行通信。

GIO模塊與其他兩個(gè)模塊相比，有一個(gè)很重要的特性，就是可以擴(kuò)展API函數(shù)支持新的應(yīng)用領(lǐng)域，這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)GIO類驅(qū)動(dòng)的擴(kuò)展。這種可擴(kuò)展API的特性正好可以用在視頻驅(qū)動(dòng)開發(fā)方面。例如這種擴(kuò)展可以滿足視頻設(shè)備存儲(chǔ)區(qū)的需要。另外，在提供了視頻驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用程序之間的視頻數(shù)據(jù)同步機(jī)制之后，這種擴(kuò)展也能夠允許使用一個(gè)單獨(dú)的調(diào)用來“交換”視頻緩沖區(qū)。這種交換緩沖區(qū)的機(jī)制對(duì)于實(shí)時(shí)視頻信號(hào)的采集與顯示是十分重要的。所以，在視頻驅(qū)動(dòng)中，我們采用通用輸入輸出模塊GIO。應(yīng)用程序可以直接地調(diào)用GIO API函數(shù)和IOM微型驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行交互，這些GIO API就可以看作是類驅(qū)動(dòng)。GIO類驅(qū)動(dòng)接口如圖2所示。

GIO_create會(huì)為一個(gè)特定的IOM通道實(shí)例創(chuàng)建一個(gè)GIO對(duì)象，這是類驅(qū)動(dòng)使用微型驅(qū)動(dòng)的第一步，首先創(chuàng)建對(duì)象及IOM通道，然后在此通道上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸工作。其結(jié)構(gòu)體類型為GIO_Obj：

1.3 微型驅(qū)動(dòng)

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