利用TriMedia注冊表和成員管理器實(shí)現BSP

1 原理和方法
在TriMedia的軟件結構中，板級支持包是和硬件接口的最底層軟件層，它提供TriMeclia DSP和外圍元件之間的連接函數。BSP通過(guò)I2C總線(xiàn)對外圍芯片的各個(gè)寄存器進(jìn)行控制。它一方面完成外圍芯片的初始化，另一方面，在需要時(shí)改變各芯片的內部設置，從而使硬件按用戶(hù)的要求工作于不同的狀態(tài)。

使用BSP最大的好處是：把上層應用程序和底層硬件分開(kāi)，保證了開(kāi)發(fā)不受主處理器及外圍硬件更新的影響，只需對BSP中的設備驅動(dòng)程序做簡(jiǎn)單的改動(dòng)，便可使其適合于更新的硬件。

Trimedia的軟件結構包括兩個(gè)重要的庫：注冊表(Registry)和成員管理器(Component Manager)。應用這兩個(gè)庫，可以為標準設備庫建立板級支持包(BSP)。

1.1 TriMedia注冊表
Trimedia注冊表為系統提供了存儲和檢索信息的一般方法，它使得上層設備庫可以找到特定板子的信息。注冊表是一個(gè)分層結構的樹(shù)，它由目錄和數據箱組成。這些目錄和數據箱都被視為入口。入口可以是字符串、整數值或者任何用戶(hù)數據。

注冊表用一個(gè)字符串形式的“關(guān)鍵字”來(lái)存儲和檢索信息。

1.2 TriMedia成員管理器
TriMedia成員管理器為系統提供一個(gè)依賴(lài)于硬件平臺將信息寫(xiě)入注冊表的方法?？梢园岩欢涡枰谥骱瘮抵斑\行的軟件叫做一個(gè)成員，這樣定義的成員包括板、芯片、Flash內存等。一個(gè)成員可以被看作一個(gè)黑匣子，也許它的運行需要其他一些成員在它之前先運行，那么這些在它之前先運行的成員就被視為該成員的輸入。一個(gè)成員也許會(huì )輸出一些它自己的屬性，而這些屬性被視為該成員的輸出。這些輸入和輸出都被視為符號并存儲在注冊表中。

成員管理器依據成員列表、相應的輸入和輸出，建立一個(gè)依賴(lài)關(guān)系樹(shù)，然后它根據該依賴(lài)關(guān)系樹(shù)一個(gè)接著(zhù)一個(gè)地運行各個(gè)成員。成員管理器可以保證在其他依賴(lài)于本成員的成員運行前，先恰當的初始化該成員。簡(jiǎn)單說(shuō)，TriMedia成員管理器提供了一種控制系統初始化順序的機制。

本文中，將板級支持包作為一個(gè)成員來(lái)寫(xiě)入注冊表。BSP是第一個(gè)要運行的成員，所以它不需要任何的輸入，但是很多成員都依賴(lài)于它，因此板支持包有一個(gè)輸出符號叫做“bsp/toardID”。

2 系統軟件設計及實(shí)現
在本文中，系統軟件設計采用了層型軟件結構，應用程序并不是直接通過(guò)調用BSP中的函數來(lái)對硬件進(jìn)行操作，而是通過(guò)調用若干設備庫函數實(shí)現對底層硬件的操作。系統的軟件結構如圖1所示。這樣組織系統軟件框架的好處是：使得應用程序結構簡(jiǎn)單明了，易于程序調試；當底層硬件需要改動(dòng)時(shí)，應用程序幾乎不用做修改，只需要修改相應的BSP函數以適應新的硬件。

本文采用TriMedia的注冊表和成員管理機制來(lái)對BSP函數進(jìn)行注冊和管理，上層的Tri-Media設備庫函數，通過(guò)檢索注冊表來(lái)調用某個(gè)芯片的若干底層BSP函數完成特定的功能。這就實(shí)現了BSP和上層設備庫的通信。

BSP的實(shí)現方法如下所述。
①對每一個(gè)芯片定義一個(gè)函數指針表和功能結構體。在這個(gè)定義的結構體中，包括了對該芯片的初始化、配置、結束等操作的各個(gè)函數指針。例如，對視頻輸入A/D轉換芯片定義一個(gè)結構體變量Board_vi，在這個(gè)結構體中，包括了Board_vi_Init、Board_vi_Term、Board_vi_config等函數指針，還有為實(shí)現不同功能而對該芯片寄存器設置的函數指針，以及讀取狀態(tài)寄存器內容的函數指針，用于對該芯片進(jìn)行全面的操作。
②將BSP作為一個(gè)成員由成員管理器初始化。本文中，將BSP作為一個(gè)成員由TriMedia成員管理器控制，為了讓成員管理器找到對當前板子的支持包，必須在編寫(xiě)BSP時(shí)候，用到這樣一個(gè)由TriMedia提供的宏：TSA_COMP_DEF_()_COMPONENT(myBoard，TSA_COMP_BUILD_ARG_LIST_1("bsp/boardlD”)，Board_actlvate)。這個(gè)宏可以把一個(gè)成員的輸出符號導出，這樣成員管理器就可以把BSP作為一個(gè)成員而找到。在這個(gè)宏中，第一個(gè)參數指的是將要被定義的成員的名字，第二個(gè)參數告訴成員管理器，輸出的符號叫做bsp/boardID，第三個(gè)參數是板激活函數，成員管理器通過(guò)調用這個(gè)函數初始化該成員，并注冊所有BSP中支持的函數。
③編寫(xiě)板激活函數。板激活函數首先檢測當前BSP是否匹配當前板子，這就要通過(guò)I2C總線(xiàn)讀取啟動(dòng)EEPROM，這部分代碼主要用iicReadReg API函數來(lái)編寫(xiě)．從而讀出并比較boardlD，以判斷是否匹配。如果匹配則啟用當前BSP，對BSP中所有支持的外設進(jìn)行注冊。倒如對上文所提到的視頻輸入A/D轉換芯片功能的注冊就通過(guò)tsaBoardRegisterVI(0，Board_vi)API函數來(lái)完成，這里只是將結構體變量的指針在注冊表中進(jìn)行了拷貝，并不是結構體自身的內容。上層的TriMedia設備庫函數中有同樣類(lèi)型的結構體變量指針，設備庫函數通過(guò)在注冊表中檢索該結構體變量的地址，將檢索到的地址再賦給設備庫函數中定義的結構體變量，從而實(shí)現了BSP和上層設備庫的通信，進(jìn)而實(shí)現應用程序通過(guò)調用設備庫函數來(lái)完成對底層硬件的操作。圖2給出了系統的函數調用流程圖。

利用上述原理和方法，設計搭建了一個(gè)基于MPEG-4標準的網(wǎng)絡(luò )視頻編碼系統，圖3是網(wǎng)絡(luò )視頻編碼系統原理框圖。將采集的視頻信號進(jìn)行MPEG_-編碼，系統可以將碼流通過(guò)網(wǎng)絡(luò )發(fā)送到遠端，也可以將輸入視頻在本地監視器上顯示。主芯片采用的是TriMedia系列芯片PNxl.300，視頻輸入A/D轉換器采用PhiIilps公司的SAA7114，視頻輸出D/A轉換芯片采用Phllips．公司的SAA7121。

工作過(guò)程是：經(jīng)攝像機采集的一路模擬視頻輸入后，由視頻解碼芯片SAA7114轉化成數字信號并送入PNXl300的VI(Video In)單元，VI單元將視頻數據分成YUV4:2:2格式分別存儲在SDRAM中。PNXl300對視頻數據進(jìn)行MPEG-4編碼后，選擇網(wǎng)絡(luò )發(fā)送或者本地顯示。在該視頻編碼系統中，使用了上文提到的方法編寫(xiě)BSP。例如對視頻解碼芯片SAA7114，為其建立函數指針和功能結構體，使用注冊表機制對其功能進(jìn)行注冊，并將整個(gè)BSP作為一個(gè)成員來(lái)由成員管理器初始化，應用程序只需要調用少數TrlMedia視頻設備庫函數，就可以對該芯片進(jìn)行打開(kāi)、采集、中斷、關(guān)閉等操作。經(jīng)測試，該方法可以有效的組織對各外設操作的各個(gè)函數，并為上層軟件提供接口，有利于應用程序的開(kāi)發(fā)，使得應用程序結構更加清晰。

結語(yǔ)
板級支持包BSP在嵌入式系統中的作用是必不可少的，它作為上層軟件和底層硬件之間的接口軟件層，是需要特別給予重視的。本文提到的編寫(xiě)和組織BSP函數的方法，是針對TriMedia軟件結構和軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境而給出的，其注冊表和成員管理器機制為BSP的編寫(xiě)提供了極大的方便，使得BSP結構清晰，整個(gè)軟件框架層次分明。本文給出組織BSP的方法也具有一般性，對于其他嵌入式系統采用類(lèi)似的思路來(lái)組織應用程序、庫函數和板級支持包并處理其間的相互通信，也會(huì )取得很好的效果。