基于TMS320DM642的視頻采集驅動程序的實現

　　在圖3中，微驅動的IOM接口將應用程序獲取圖像的命令打包生成數據包，并向微驅動發(fā)送。數據包的格式如下： typedef struct IOM_Packet { 

　　QUE_Elem link; /* 數據包隊列 */
　　Ptr addr; /* 數據地址 */
　　Uns size; /* 數據長度 */
　　Arg misc; /* 保留使用 */
　　Arg arg; /* 應用程序 */
　　Uns cmd; /* 命令字段 */
　　Int status; /* 命令完成狀態(tài) */
　　} IOM_Packet;

　　數據包中數據長度與數據地址兩字段由應用程序提供，分別表示獲取圖像的大小及圖像存儲目的地址。微驅動依據數據包中的命令字段，調用mdSubmitChan函數將數據包放入數據包隊列，等待中斷服務函數的處理。視頻采集中的硬件中斷由視頻端口內部FIFO的狀態(tài)觸發(fā)，中斷服務程序根據數據包中的數據地址字段，通過EDMA將視頻端口內部FIFO中的視頻數據讀入SDRAM中的圖像存儲目的地址。依據數據包中的數據長度字段，在完成相應大小圖像的采集后，中斷服務程序還將完成以下功能：出列數據包；設置下一次傳送或服務請求；設置數據包中的命令完成狀態(tài)，并向應用程序返回。

　　3 視頻采集驅動中的視頻數據傳輸

　　視頻端口內部FIFO與SDRAM之間的視頻數據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，中斷數據傳輸雖可節(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據搬移。DM642提供了64個獨立的EDMA通道，通道的優(yōu)先級可編程設置，在沒有CPU參與的情況下實現片內存儲器、片內外設以及外部存儲空間之間的數據高速搬移。因此，為減輕CPU的負擔，發(fā)揮DM642的強大的外部數據傳輸能力，視頻采集驅動使用EDMA完成視頻數據從FIFO到SDRAM的傳輸。

　　3.1 基于雙EDMA通道的視頻數據傳輸

　　利用EDMA將FIFO中的數據傳輸到SDRAM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中的數據直接傳送到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現，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，所以這種傳輸效率不高。

　　由于DM642視頻端口的內部FIFO提供“滿”、“半滿”、“空”三種狀態(tài)，另一方法使用兩個EDMA通道進行數據傳輸。以亮度信號的傳輸為例，當用于存儲亮度分量的內部FIFO半滿(640字節(jié))時，觸發(fā)DM642的硬件中斷，在中斷服務程序中啟用一個EDMA通道將數據從FIFO中讀出，存放到緩沖區(qū)BUF中。傳輸完畢后，啟動另一個EDMA通道將數據從BUF中傳輸到SDRAM中。這樣，兩個EDMA通道分別進行讀取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，但在數據處理時需要將兩場合成一幀進行處理，因此要進行大量的數據搬移，占用了大量的CPU時間。通過EDMA鏈表可自動實現場合成，不需占用額外的CPU時間。

　　EDMA的參數RAM存放了有關的傳輸參數，這些參數用于產生EDMA讀寫操作所需要的地址。如圖4所示，在使用EDMA通道傳輸奇數場與偶數場時，分別使用不同的EDMA參數RAM。兩組參數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RAM通過鏈接地址循環(huán)相連。在EDMA通道的傳輸中，奇數場傳輸任務的結束會自動地根據當前參數RAM的鏈接地址裝載傳輸偶數場的參數RAM，又由兩組參數RAM的目的地址可知，奇數場與偶數場分別經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時間的前提下就實現了場合成。

　　4 視頻采集驅動程序的調用實例

　　DSP/BIOS應用程序通過GIO類驅動調用微驅動之前，需使用DSP/BIOS配置工具注冊微驅動，將其命名為VP_CAPTURE，并啟動GIO模塊。

　　在應用程序中，GIO_create函數使用已注冊的微驅動VP_CAPTURE創(chuàng)建GIO通道，通過調用GIO_submit函數完成應用程序對視頻數據的采集操作。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)送獲取圖像的數據包

　　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，如圖像大小、同步方式等；bufp用于指出采集圖像的存儲地址。不同的視頻應用程序在使用類驅動時，可以通過改變這兩個變量復用視頻設備。這樣，極大地提高了驅動程序的工作效率，對視頻外設的控制也大大簡化了。

　　使用類/微驅動模型開發(fā)的視頻采集驅動程序，有效地解決了圖像采集和圖像實時處理之間的關系，在幾乎不需要CPU的干涉下，利用EDMA完成了數字視頻圖像數據的高速傳輸；通過使用類驅動復用驅動程序，視頻應用程序的開發(fā)效率獲得了極大的提高。視頻采集驅動程序現已在自主開發(fā)的視頻處理板卡上運行良好，為進一步開發(fā)遠程視頻監(jiān)控系統、可視電話等視頻應用打下了堅實的基礎。

　　參考文獻

　　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