基于DM6446的Windows CE顯示驅動(dòng)設計實(shí)現

摘 要： DM6446是一款有著(zhù)豐富外設資源和強大計算能力的多媒體處理芯片，一般需要通過(guò)操作系統對其復雜資源進(jìn)行有效管理。由于多數多媒體應用需要有圖形界面，但現有平臺操作系統Linux 其內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)行顯示驅動(dòng)的開(kāi)發(fā)就能擁有一個(gè)優(yōu)秀的圖形界面。詳細闡述了WINCE顯示驅動(dòng)原理和在DM6446上的設計與實(shí)現。系統啟動(dòng)后WINCE圖形界面運行穩定，表明驅動(dòng)程序實(shí)現良好。

　　作為一款多媒體處理芯片，TI公司推出的DM6446 采用ARM+DSP 的雙內核架構，有著(zhù)豐富的外設資源和強大的計算能力，因此一般通過(guò)操作系統對其復雜資源進(jìn)行有效管理。DM6446現有平臺操作系統主要基于嵌入式linux 系統，但同時(shí)也有支持其他主流嵌入式操作系統的能力。

　　由于多媒體應用常常需要有圖形界面，而現有平臺操作系統Linux其內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)行顯示驅動(dòng)的開(kāi)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)行其他系統的移植開(kāi)發(fā)無(wú)疑能使該平臺程序開(kāi)發(fā)具有更多的選擇余地和更高的性?xún)r(jià)比。

　　Windows CE是Microsoft公司專(zhuān)門(mén)針對嵌入式產(chǎn)品領(lǐng)域開(kāi)發(fā)的嵌入式操作系統，具有圖形用戶(hù)界面出色、多任務(wù)處理能力、可裁剪性和可移植性、應用軟件支持豐富、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(jiǎn)稱(chēng)為WINCE.

　　1 DM6446芯片及其顯示模塊介紹

　　1.1 DM6446芯片簡(jiǎn)介

　　DM6446 芯片，如下圖1所示，由ARM子系統、DSP子系統、VICP協(xié)處理器、視頻處理子系統和眾多的芯片外設組成。其中ARM 核用作整個(gè)系統的控制功能，DSP 子系統用于復雜的數據和圖像處理功能，視頻處理子系統用于和圖像輸入和輸出。這些模塊的聯(lián)系通過(guò)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

　　1.2 芯片顯示模塊功能介紹

　　DM6446 顯示模塊又稱(chēng)為視頻處理后端（VPBE,Video Processing Back End），為芯片視頻處理子系統的一部分。VPBE 總體結構如圖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)獨立的視頻窗口和兩個(gè)獨立的OSD窗口，VENC視頻編碼器則能提供四路視頻數據轉換，工作頻率高達54MHz,兼容NTSC/PAL制式視頻和S-Video.

圖2 DM6446 顯示模塊總體架構。

　　DM6446 視頻編碼器還能夠向RGB888 的顯示設備提供24 bit的數字視頻輸出接口，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(guò)合成然后送到VENC最終轉變成YCbCr格式輸出。視頻數據是建立在外部存儲器DDR2的，并直接送到顯示設備作顯示。從DAC出來(lái)就可以通過(guò)RCA端子接上LCD液晶電視。更詳細的硬件說(shuō)明可參考TI 的官方數據手冊TMS320DM644x DMSoC Video Processing BackEnd （VPBE） User's Guide.pdf.

2 WINCE驅動(dòng)架構分析

　　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(xiě)以外，還需進(jìn)行大量的設備驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)。

　　2.1 WINCE驅動(dòng)原理

　　設備驅動(dòng)程序作為一個(gè)抽象物理設備或虛擬設備的功能程序，它管理設備的操作，并將設備的功能導出給應用程序和操作系統。因此用戶(hù)程序訪(fǎng)問(wèn)這些硬件設備只需要通過(guò)調用驅動(dòng)程序提供的接口函數。

　　WINCE 的所有設備驅動(dòng)程序都是以用戶(hù)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(wú)法單獨被加載和運行的。如果要運行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，然后才可以執行DLL 中的代碼。WINCE 下的驅動(dòng)程序也必須被其他EXE加載。

　　2.2 WINCE驅動(dòng)分類(lèi)

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

　　而從驅動(dòng)實(shí)現方式來(lái)區分，無(wú)論流接口驅動(dòng)還是本地驅動(dòng)設備驅動(dòng)，都可以采用兩種實(shí)現方式：?jiǎn)误w結構方式和分層結構方式，它們都向上提供DDI （Device Driver Interface）調用，供其他模塊或應用程序調用。無(wú)論采用哪種結構，驅動(dòng)程序都必須與其控制設備的DDI 相一致。DDI是與WINCE 系統的接口，流接口設備的DDI 都是流接口函數。

　　3 顯示驅動(dòng)的實(shí)現

　　3.1 顯示驅動(dòng)的加載管理

圖3 WINCE顯示驅動(dòng)主體架構示意圖。

　　WINCE下的驅動(dòng)程序必須被其他EXE加載，顯示驅動(dòng)也不例外。WINCE 顯示驅動(dòng)在系統啟動(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。如圖3 所示，GWES 子系統，由GDI 和DirectDraw兩部分組成，為運行在操作系統之上的應用程序提供圖形功能的系統調用，例如CreateDC,ReleaseDC等等。GWES加載顯示驅動(dòng)的具體過(guò)程如下：GWES啟動(dòng)時(shí)將去訪(fǎng)問(wèn)候選顯示設備列表（該列表在注冊表HKEY_LOCAL_MACHINESystemGDIDisplayCandidates下面），看看是否有驅動(dòng)程序已經(jīng)在本機上實(shí)例化，如果有的話(huà)GWES 會(huì )使用它找到的第一個(gè)已經(jīng)實(shí)例化的驅動(dòng)；如果驅動(dòng)程序沒(méi)有在本機上實(shí)例話(huà)或者找不到合適的驅動(dòng)程序，接下來(lái)GWES嘗試加載Ddi.dll.默認情況下加載的是Ddi.dll,但如果存在KEY_LOCAL_MACHINESystemGDIDriversDisplay項，GWES會(huì )加載此注冊表項所指定的顯示驅動(dòng)。