基于DM6446的Windows CE顯示驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

摘 要： DM6446是一款有著豐富外設(shè)資源和強(qiáng)大計(jì)算能力的多媒體處理芯片，一般需要通過操作系統(tǒng)對其復(fù)雜資源進(jìn)行有效管理。由于多數(shù)多媒體應(yīng)用需要有圖形界面，但現(xiàn)有平臺操作系統(tǒng)Linux 其內(nèi)核和圖形界面是分離的，需要另外移植，相比之下WINCE本身自帶了較為優(yōu)秀的圖形界面，只需對其進(jìn)行顯示驅(qū)動(dòng)的開發(fā)就能擁有一個(gè)優(yōu)秀的圖形界面。詳細(xì)闡述了WINCE顯示驅(qū)動(dòng)原理和在DM6446上的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)啟動(dòng)后WINCE圖形界面運(yùn)行穩(wěn)定，表明驅(qū)動(dòng)程序實(shí)現(xiàn)良好。

　　作為一款多媒體處理芯片，TI公司推出的DM6446 采用ARM+DSP 的雙內(nèi)核架構(gòu)，有著豐富的外設(shè)資源和強(qiáng)大的計(jì)算能力，因此一般通過操作系統(tǒng)對其復(fù)雜資源進(jìn)行有效管理。DM6446現(xiàn)有平臺操作系統(tǒng)主要基于嵌入式linux 系統(tǒng)，但同時(shí)也有支持其他主流嵌入式操作系統(tǒng)的能力。

　　由于多媒體應(yīng)用常常需要有圖形界面，而現(xiàn)有平臺操作系統(tǒng)Linux其內(nèi)核和圖形界面是分離的，需要進(jìn)行另外移植，相比之下Windows CE本身自帶了較為優(yōu)秀的圖形界面，只需對其進(jìn)行顯示驅(qū)動(dòng)的開發(fā)就能擁有一個(gè)優(yōu)秀的圖形界面。因此選擇在DM6446進(jìn)行其他系統(tǒng)的移植開發(fā)無疑能使該平臺程序開發(fā)具有更多的選擇余地和更高的性價(jià)比。

　　Windows CE是Microsoft公司專門針對嵌入式產(chǎn)品領(lǐng)域開發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng)，具有圖形用戶界面出色、多任務(wù)處理能力、可裁剪性和可移植性、應(yīng)用軟件支持豐富、實(shí)時(shí)性良好等特點(diǎn)。本文選用的Windows CE版本為Windows CE.NET 5.0,以下簡稱為WINCE.

　　1 DM6446芯片及其顯示模塊介紹

　　1.1 DM6446芯片簡介

　　DM6446 芯片，如下圖1所示，由ARM子系統(tǒng)、DSP子系統(tǒng)、VICP協(xié)處理器、視頻處理子系統(tǒng)和眾多的芯片外設(shè)組成。其中ARM 核用作整個(gè)系統(tǒng)的控制功能，DSP 子系統(tǒng)用于復(fù)雜的數(shù)據(jù)和圖像處理功能，視頻處理子系統(tǒng)用于和圖像輸入和輸出。這些模塊的聯(lián)系通過中心資源交換通道（Switch CentralResources,SCR） 進(jìn)行管理。

圖1 DM6446 芯片總體架構(gòu)

　　1.2 芯片顯示模塊功能介紹

　　DM6446 顯示模塊又稱為視頻處理后端（VPBE,Video Processing Back End），為芯片視頻處理子系統(tǒng)的一部分。VPBE 總體結(jié)構(gòu)如圖2 所示。由圖2 可以看出，VPBE主要由1 個(gè)OSD （On Screen Display）引擎和1 個(gè)視頻編碼器（VENC,Video ENCoder）組成。OSD引擎可以處理2個(gè)獨(dú)立的視頻窗口和兩個(gè)獨(dú)立的OSD窗口，VENC視頻編碼器則能提供四路視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，工作頻率高達(dá)54MHz,兼容NTSC/PAL制式視頻和S-Video.

圖2 DM6446 顯示模塊總體架構(gòu)。

　　DM6446 視頻編碼器還能夠向RGB888 的顯示設(shè)備提供24 bit的數(shù)字視頻輸出接口，支持8/16為的BT.656 輸出和垂直/水平同步分離的CCIR.601.

　　OSD 模塊的視頻信號在輸出之前會(huì)經(jīng)過合成然后送到VENC最終轉(zhuǎn)變成YCbCr格式輸出。視頻數(shù)據(jù)是建立在外部存儲器DDR2的，并直接送到顯示設(shè)備作顯示。從DAC出來就可以通過RCA端子接上LCD液晶電視。更詳細(xì)的硬件說明可參考TI 的官方數(shù)據(jù)手冊TMS320DM644x DMSoC Video Processing BackEnd （VPBE） User's Guide.pdf.

2 WINCE驅(qū)動(dòng)架構(gòu)分析

　　將WINCE 移植到DM6446 上面除了需要進(jìn)行OAL層的代碼和源碼配置文件的編寫以外，還需進(jìn)行大量的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)。

　　2.1 WINCE驅(qū)動(dòng)原理

　　設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序作為一個(gè)抽象物理設(shè)備或虛擬設(shè)備的功能程序，它管理設(shè)備的操作，并將設(shè)備的功能導(dǎo)出給應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)。因此用戶程序訪問這些硬件設(shè)備只需要通過調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序提供的接口函數(shù)。

　　WINCE 的所有設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序都是以用戶態(tài)下動(dòng)態(tài)鏈接庫（Dynamic Linkable Library,DLL）文件形式存在的。像所有的Windows DLL一樣，DLL是無法單獨(dú)被加載和運(yùn)行的。如果要運(yùn)行DLL 中的代碼，必須有一個(gè)EXE 進(jìn)程首先把該 DLL 加載到自己的地址空間內(nèi)，然后才可以執(zhí)行DLL 中的代碼。WINCE 下的驅(qū)動(dòng)程序也必須被其他EXE加載。

　　2.2 WINCE驅(qū)動(dòng)分類

　　基于WINCE的驅(qū)動(dòng)程序有兩種模型：本地設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序（Native Device Driver） 和流接口驅(qū)動(dòng)（ Streams Device Driver） 程序。本機(jī)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序適用于集成到WINCE平臺的設(shè)備，總是在WINCE的平臺啟動(dòng)時(shí)被加載；流接口驅(qū)動(dòng)程序也稱為可安裝的驅(qū)動(dòng)程序，它們使用流接口驅(qū)動(dòng)并借助于文件系統(tǒng)調(diào)用（如Createfile,DeviceIoControl等）從設(shè)備管理器或應(yīng)用程序獲得命令。本文討論的顯示驅(qū)動(dòng)屬于本地設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。

　　而從驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方式來區(qū)分，無論流接口驅(qū)動(dòng)還是本地驅(qū)動(dòng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)，都可以采用兩種實(shí)現(xiàn)方式：單體結(jié)構(gòu)方式和分層結(jié)構(gòu)方式，它們都向上提供DDI （Device Driver Interface）調(diào)用，供其他模塊或應(yīng)用程序調(diào)用。無論采用哪種結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)程序都必須與其控制設(shè)備的DDI 相一致。DDI是與WINCE 系統(tǒng)的接口，流接口設(shè)備的DDI 都是流接口函數(shù)。

　　3 顯示驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)

　　3.1 顯示驅(qū)動(dòng)的加載管理

圖3 WINCE顯示驅(qū)動(dòng)主體架構(gòu)示意圖。

　　WINCE下的驅(qū)動(dòng)程序必須被其他EXE加載，顯示驅(qū)動(dòng)也不例外。WINCE 顯示驅(qū)動(dòng)在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)由GWES.exe 加載和管理，并駐留在GWES 的進(jìn)程地址空間內(nèi)。如圖3 所示，GWES 子系統(tǒng)，由GDI 和DirectDraw兩部分組成，為運(yùn)行在操作系統(tǒng)之上的應(yīng)用程序提供圖形功能的系統(tǒng)調(diào)用，例如CreateDC,ReleaseDC等等。GWES加載顯示驅(qū)動(dòng)的具體過程如下：GWES啟動(dòng)時(shí)將去訪問候選顯示設(shè)備列表（該列表在注冊表HKEY_LOCAL_MACHINESystemGDIDisplayCandidates下面），看看是否有驅(qū)動(dòng)程序已經(jīng)在本機(jī)上實(shí)例化，如果有的話GWES 會(huì)使用它找到的第一個(gè)已經(jīng)實(shí)例化的驅(qū)動(dòng)；如果驅(qū)動(dòng)程序沒有在本機(jī)上實(shí)例話或者找不到合適的驅(qū)動(dòng)程序，接下來GWES嘗試加載Ddi.dll.默認(rèn)情況下加載的是Ddi.dll,但如果存在KEY_LOCAL_MACHINESystemGDIDriversDisplay項(xiàng)，GWES會(huì)加載此注冊表項(xiàng)所指定的顯示驅(qū)動(dòng)。