基于TMS320DM642的视频采集驱动程序的实现

　　在图3中，微驱动的IOM接口将应用程序获取图像的命令打包生成数据包，并向微驱动发送。数据包的格式如下： typedef struct IOM_Packet {

　　QUE_Elem link; /* 数据包队列 */
　　Ptr addr; /* 数据地址 */
　　Uns size; /* 数据长度 */
　　Arg misc; /* 保留使用 */
　　Arg arg; /* 应用程序 */
　　Uns cmd; /* 命令字段 */
　　Int status; /* 命令完成状态 */
　　} IOM_Packet;

　　数据包中数据长度与数据地址两字段由应用程序提供，分别表示获取图像的大小及图像存储目的地址。微驱动依据数据包中的命令字段，调用mdSubmitChan函数将数据包放入数据包队列，等待中断服务函数的处理。视频采集中的硬件中断由视频端口内部FIFO的状态触发，中断服务程序根据数据包中的数据地址字段，通过EDMA将视频端口内部FIFO中的视频数据读入SDRAM中的图像存储目的地址。依据数据包中的数据长度字段，在完成相应大小图像的采集后，中断服务程序还将完成以下功能：出列数据包；设置下一次传送或服务请求；设置数据包中的命令完成状态，并向应用程序返回。

　　3 视频采集驱动中的视频数据传输

　　视频端口内部FIFO与SDRAM之间的视频数据传输通常有以下几种方法：软件查询、中断和EDMA方法。软件查询消耗CPU的资源太大，是不可取的，中断数据传输虽可节省很多CPU时间，但没有发挥DM642的EDMA资源。EDMA[6]是在DMA基础上发展起来的，用于在没有CPU参与的情况下完成不同存储空间之间的数据搬移。DM642提供了64个独立的EDMA通道，通道的优先级可编程设置，在没有CPU参与的情况下实现片内存储器、片内外设以及外部存储空间之间的数据高速搬移。因此，为减轻CPU的负担，发挥DM642的强大的外部数据传输能力，视频采集驱动使用EDMA完成视频数据从FIFO到SDRAM的传输。

　　3.1 基于双EDMA通道的视频数据传输

　　利用EDMA将FIFO中的数据传输到SDRAM中有两种方法，但是它们的性能却差别很大。一种方法是利用EDMA将FIFO中的数据直接传送到SDRAM中。这种方法虽然简单且易于操作，但它没有充分发挥SDRAM的页读写的优越性，原因在于EDMA读取FIFO和写入SDRAM时分为两个不同过程来实现，因此EMIF(外部存储器接口)的时序不断地在两者之间切换，造成很大的时间浪费，所以这种传输效率不高。

　　由于DM642视频端口的内部FIFO提供“满”、“半满”、“空”三种状态，另一方法使用两个EDMA通道进行数据传输。以亮度信号的传输为例，当用于存储亮度分量的内部FIFO半满(640字节)时，触发DM642的硬件中断，在中断服务程序中启用一个EDMA通道将数据从FIFO中读出，存放到缓冲区BUF中。传输完毕后，启动另一个EDMA通道将数据从BUF中传输到SDRAM中。这样，两个EDMA通道分别进行读取FIFO和写入SDRAM的操作，避免了EMIF时序的切换，可以保证EDMA的有效传输。

　　3.2 EDMA链表在场合成中的使用

　　在隔行扫描模式下，每帧分为两场，两场在时域上是分开的，但在数据处理时需要将两场合成一帧进行处理，因此要进行大量的数据搬移，占用了大量的CPU时间。通过EDMA链表可自动实现场合成，不需占用额外的CPU时间。

　　EDMA的参数RAM存放了有关的传输参数，这些参数用于产生EDMA读写操作所需要的地址。如图4所示，在使用EDMA通道传输奇数场与偶数场时，分别使用不同的EDMA参数RAM。两组参数RAM的目的地址分别指向存储图像的第一行与第二行象素的首地址，并且两组参数RAM通过链接地址循环相连。在EDMA通道的传输中，奇数场传输任务的结束会自动地根据当前参数RAM的链接地址装载传输偶数场的参数RAM，又由两组参数RAM的目的地址可知，奇数场与偶数场分别经EDMA通道传输至帧缓冲区后被隔行存储，这样在无需占用额外CPU时间的前提下就实现了场合成。

　　4 视频采集驱动程序的调用实例

DSP/BIOS应用程序通过GIO类驱动调用微驱动之前，需使用DSP/BIOS配置工具注册微驱动，将其命名为VP_CAPTURE，并启动GIO模块。

　　在应用程序中，GIO_create函数使用已注册的微驱动VP_CAPTURE创建GIO通道，通过调用GIO_submit函数完成应用程序对视频数据的采集操作。部分源代码如下：

　　(1) 创建通道

　　GIO_Handle capChan；
　　int status;
　　capChan = GIO_create('VP_CAPTURE'),
　　IOM_INPUT, &status, (Ptr)&DM642_vCapParams, NULL);
　　(2) 发送获取图像的数据包

　　GIO_submit(capChan, IOM_READ, bufp, NULL, NULL)；其中，DM642_vCapParams包含了视频采集的初始化参数，如图像大小、同步方式等；bufp用于指出采集图像的存储地址。不同的视频应用程序在使用类驱动时，可以通过改变这两个变量复用视频设备。这样，极大地提高了驱动程序的工作效率，对视频外设的控制也大大简化了。

　　使用类/微驱动模型开发的视频采集驱动程序，有效地解决了图像采集和图像实时处理之间的关系，在几乎不需要CPU的干涉下，利用EDMA完成了数字视频图像数据的高速传输；通过使用类驱动复用驱动程序，视频应用程序的开发效率获得了极大的提高。视频采集驱动程序现已在自主开发的视频处理板卡上运行良好，为进一步开发远程视频监控系统、可视电话等视频应用打下了坚实的基础。

　　参考文献

　　1DSP/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
　　4TMS320DM642Technical 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