基于DSP的視頻采集驅動(dòng)程序的實(shí)現
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數據包中數據長(cháng)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(dòng)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(wù)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(wù)程序根據數據包中的數據地址字段，通過(guò)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(cháng)度字段，在完成相應大小圖像的采集后，中斷服務(wù)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(wù)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(dòng)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(xún)、中斷和EDMA方法。軟件查詢(xún)消耗CPU的資源太大，是不可取的，中斷數據傳輸雖可節省很多CPU時(shí)間，但沒(méi)有發(fā)揮DM642的EDMA資源。EDMA[6]是在DMA基礎上發(fā)展起來(lái)的，用于在沒(méi)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(gè)獨立的EDMA通道，通道的優(yōu)先級可編程設置，在沒(méi)有CPU參與的情況下實(shí)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(dòng)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(jiǎn)單且易于操作，但它沒(méi)有充分發(fā)揮SDRAM的頁(yè)讀寫(xiě)的優(yōu)越性，原因在于EDMA讀取FIFO和寫(xiě)入SDRAM時(shí)分為兩個(gè)不同過(guò)程來(lái)實(shí)現，因此EMIF(外部存儲器接口)的時(shí)序不斷地在兩者之間切換，造成很大的時(shí)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(mǎn)”、“半滿(mǎn)”、“空”三種狀態(tài)，另一方法使用兩個(gè)EDMA通道進(jìn)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(mǎn)(640字節)時(shí)，觸發(fā)DM642的硬件中斷，在中斷服務(wù)程序中啟用一個(gè)EDMA通道將數據從FIFO中讀出，存放到緩沖區BUF中。傳輸完畢后，啟動(dòng)另一個(gè)EDMA通道將數據從BUF中傳輸到SDRAM中。這樣，兩個(gè)EDMA通道分別進(jìn)行讀取FIFO和寫(xiě)入SDRAM的操作，避免了EMIF時(shí)序的切換，可以保證EDMA的有效傳輸。
3.2 EDMA鏈表在場(chǎng)合成中的使用
在隔行掃描模式下，每幀分為兩場(chǎng)，兩場(chǎng)在時(shí)域上是分開(kāi)的，但在數據處理時(shí)需要將兩場(chǎng)合成一幀進(jìn)行處理，因此要進(jìn)行大量的數據搬移，占用了大量的CPU時(shí)間。通過(guò)EDMA鏈表可自動(dòng)實(shí)現場(chǎng)合成，不需占用額外的CPU時(shí)間。
EDMA的參數RAM存放了有關(guān)的傳輸參數，這些參數用于產(chǎn)生EDMA讀寫(xiě)操作所需要的地址。如圖4所示，在使用EDMA通道傳輸奇數場(chǎng)與偶數場(chǎng)時(shí)，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(guò)鏈接地址循環(huán)相連。在EDMA通道的傳輸中，奇數場(chǎng)傳輸任務(wù)的結束會(huì )自動(dòng)地根據當前參數RAM的鏈接地址裝載傳輸偶數場(chǎng)的參數RAM，又由兩組參數RAM的目的地址可知，奇數場(chǎng)與偶數場(chǎng)分別經(jīng)EDMA通道傳輸至幀緩沖區后被隔行存儲，這樣在無(wú)需占用額外CPU時(shí)間的前提下就實(shí)現了場(chǎng)合成。
DSP/BIOS應用程序通過(guò)GIO類(lèi)驅動(dòng)調用微驅動(dòng)之前，需使用DSP/BIOS配置工具注冊微驅動(dòng)，將其命名為VP_CAPTURE，并啟動(dòng)GIO模塊。
在應用程序中，GIO_create函數使用已注冊的微驅動(dòng)VP_CAPTURE創(chuàng )建GIO通道，通過(guò)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(lèi)驅動(dòng)時(shí)，可以通過(guò)改變這兩個(gè)變量復用視頻設備。這樣，極大地提高了驅動(dòng)程序的工作效率，對視頻外設的控制也大大簡(jiǎn)化了。
使用類(lèi)/微驅動(dòng)模型開(kāi)發(fā)的視頻采集驅動(dòng)程序，有效地解決了圖像采集和圖像實(shí)時(shí)處理之間的關(guān)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(guò)使用類(lèi)驅動(dòng)復用驅動(dòng)程序，視頻應用程序的開(kāi)發(fā)效率獲得了極大的提高。視頻采集驅動(dòng)程序現已在自主開(kāi)發(fā)的視頻處理板卡上運行良好，為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)遠程視頻監控系統、可視電話(huà)等視頻應用打下了堅實(shí)的基礎。
參考文獻
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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
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