基于TMS320DM642视频采集驱动开发
发布时间:2008/8/20 0:00:00 访问次数:533
tms320dm642是ti公司推出的一款针对多媒体处理领域应用的芯片。文中简要介绍了tms320dm642芯片的性能特点和在其上编写视频采集驱动的原理。
结合tms320dm642芯片类/微型驱动模型，提供了按帧采集itu-r bt.656数据驱动的实现方法，并详细讨论视频采集驱动的硬件配置及软件设计中的帧缓存管理、同步及数据搬运等关键技术。
tms320dm642 是一款针对视频和图像解决方案的高性能数字多媒体处理器，具有极强的处理性能" 高度的灵活性和可编程性。因此主要用于视频信号处理和通信。结合合适的编码器控制算法，具有较高运算速度的tms320dm642dsp 芯片可以作新一带视频压缩标准h.264编、解码器的硬件平台，实现满足应用需求的h.264 编码器。
驱动程序位于计算机软件的最低层(hal 为硬件抽象层) , 直接与硬件设备的特性联系在一起。编写驱动程序不仅要了解设备的特性, 而且还要了解操作系统的结构难度较大。本文结合tms320dm642芯片特点详细介绍了视频采集驱动开发。并详细讨论了驱动中帧缓存管理、同步及数据搬运等关键技术的实现。
1 tms320dm642dsp芯片性能特点
dm642[3]是ti公司推出的一款针对多媒体处理领域应用的dsp，它是在c64x的基础上，增加了很多外围设备和接口。主要的片上外设有：三个可配置的视频接口，可以和视频输入，输出或传输流输入无缝连接，vcxo 内插控制端口(vic)， i2c总线模块等。这些接口和外设使得dm642比c6416更适合处理视频码流。
ti针对c64x系列的dsp提出了一种类/微型驱动模型[4]，这种模型在功能上将设备驱动程序分为依赖硬件层（微型驱动）和不依赖硬件层（类驱动两层），两层之间使用标准的接口进行通信。类驱动为设备驱动的顶层，向应用程序提供统一的api接口，是应用程序与微驱动之间的接口。微驱动为设备驱动的底层，它直接处理所有外部设备的控制和初始化工作。类、微驱动程序的模型如图1所示。
2视频采集驱动硬件配置
本文采用类/微驱动模型编写dm642芯片视频端口的视频采集驱动程序，充分利用片上的vp视频端口[5]和edma。经过a/d转换后的视频数据首先缓存到视频端口的fifo中，fifo写满之后通知edma将这些数据按照一定的规则搬运到sdram中。应用程序通过类驱动向微型驱动提交i/o请求，类驱动根据微型驱动的返回参数实现同步i/o请求。本文详细讨论按帧采集8 bit itu-r bt.656视频数据驱动的实现方法。
2.1视频端口配置
tms320dm642有三个可配置的视频端口：vp0、vp1和vp2，与视频采集芯片连接，无需外加逻辑控制电路和fifo缓存，只需编程者编写相关驱动程序，就可实现图像采集或显示。每个视频端口各有20根数据输入输出管脚；每个端口又可以分为a和b两个通道，分别处理一路视频的采集或显示；各端口又可以配置为8/10-bit itu-r bt.656模式、8/10-bit raw 模式、8/10-bit y/c模式、16/20-bit raw模式和tsi模式等。
8bit量化，所以仅使用每个通道的后8个管脚，即将vpxd2~9，vpxd12~19（x对应三个端口0，1，2）直接与a/d芯片的8根输出管脚相连。输入的pal/ntsc模拟信号经过视频解码芯片a/d后形成的数字视频信号直接进入相应的视频端口中。
当采集8 bit itu-r bt.656数据时，视频端口接收a/d的亮度与色度的复合数据流（yuv422，称为packet格式：cb,y,cr,y,cb,y,cr ），然后将它分解成三个单独的数据流（planar格式），分别是y，u，v，再将分离后的数据打包存放到各自的fifo中。
将fifo分成3部分，其中为亮度数据分量分配的fifo为1280b，为每个色度数据分量分配fifo为640b；每个fifo都有相关的存储器映射地址：ysrc，cbsrc和crsrc；edma将使用这些地址作为数据搬运操作的源地址。每个视频端口最多可以使用六个edma通道，当某个fifo的计数器到达vcthrldn寄存器设置的数值时，就可以触发相应的edma（增强的直接存储器存取控制器）事件。
图1 驱动程序模型
图2 edma配置
2.2 edma配置
edma配置是为了从fifo搬运数据到sdram中，采用1d/2d传输，即源地址不变，而目的地址则在每次传输后按索引值自动更新。我们为每一场设置一个edma参数，并将这些参数连接起来，一次传输任务的结束会自动从参数ram中装载下一次传输需要的参数，从而实现某些复杂数据流的传输。
设置时首先打开与vp口相关的三个edma通道并申请12组参数ram（hrld[0]~ hrld[11]），同时为每个通道申请一个中断号，留给edma中断服务程序使用；然后依次配置12个edma参数，并用hrld[0]、hrld[4]、hrld[8]三个参数初始化三个edma通道，准备
tms320dm642是ti公司推出的一款针对多媒体处理领域应用的芯片。文中简要介绍了tms320dm642芯片的性能特点和在其上编写视频采集驱动的原理。
结合tms320dm642芯片类/微型驱动模型，提供了按帧采集itu-r bt.656数据驱动的实现方法，并详细讨论视频采集驱动的硬件配置及软件设计中的帧缓存管理、同步及数据搬运等关键技术。
tms320dm642 是一款针对视频和图像解决方案的高性能数字多媒体处理器，具有极强的处理性能" 高度的灵活性和可编程性。因此主要用于视频信号处理和通信。结合合适的编码器控制算法，具有较高运算速度的tms320dm642dsp 芯片可以作新一带视频压缩标准h.264编、解码器的硬件平台，实现满足应用需求的h.264 编码器。
驱动程序位于计算机软件的最低层(hal 为硬件抽象层) , 直接与硬件设备的特性联系在一起。编写驱动程序不仅要了解设备的特性, 而且还要了解操作系统的结构难度较大。本文结合tms320dm642芯片特点详细介绍了视频采集驱动开发。并详细讨论了驱动中帧缓存管理、同步及数据搬运等关键技术的实现。
1 tms320dm642dsp芯片性能特点
dm642[3]是ti公司推出的一款针对多媒体处理领域应用的dsp，它是在c64x的基础上，增加了很多外围设备和接口。主要的片上外设有：三个可配置的视频接口，可以和视频输入，输出或传输流输入无缝连接，vcxo 内插控制端口(vic)， i2c总线模块等。这些接口和外设使得dm642比c6416更适合处理视频码流。
ti针对c64x系列的dsp提出了一种类/微型驱动模型[4]，这种模型在功能上将设备驱动程序分为依赖硬件层（微型驱动）和不依赖硬件层（类驱动两层），两层之间使用标准的接口进行通信。类驱动为设备驱动的顶层，向应用程序提供统一的api接口，是应用程序与微驱动之间的接口。微驱动为设备驱动的底层，它直接处理所有外部设备的控制和初始化工作。类、微驱动程序的模型如图1所示。
2视频采集驱动硬件配置
本文采用类/微驱动模型编写dm642芯片视频端口的视频采集驱动程序，充分利用片上的vp视频端口[5]和edma。经过a/d转换后的视频数据首先缓存到视频端口的fifo中，fifo写满之后通知edma将这些数据按照一定的规则搬运到sdram中。应用程序通过类驱动向微型驱动提交i/o请求，类驱动根据微型驱动的返回参数实现同步i/o请求。本文详细讨论按帧采集8 bit itu-r bt.656视频数据驱动的实现方法。
2.1视频端口配置
tms320dm642有三个可配置的视频端口：vp0、vp1和vp2，与视频采集芯片连接，无需外加逻辑控制电路和fifo缓存，只需编程者编写相关驱动程序，就可实现图像采集或显示。每个视频端口各有20根数据输入输出管脚；每个端口又可以分为a和b两个通道，分别处理一路视频的采集或显示；各端口又可以配置为8/10-bit itu-r bt.656模式、8/10-bit raw 模式、8/10-bit y/c模式、16/20-bit raw模式和tsi模式等。
8bit量化，所以仅使用每个通道的后8个管脚，即将vd2~9，vd12~19（x对应三个端口0，1，2）直接与a/d芯片的8根输出管脚相连。输入的pal/ntsc模拟信号经过视频解码芯片a/d后形成的数字视频信号直接进入相应的视频端口中。
当采集8 bit itu-r bt.656数据时，视频端口接收a/d的亮度与色度的复合数据流（yuv422，称为packet格式：cb,y,cr,y,cb,y,cr ），然后将它分解成三个单独的数据流（planar格式），分别是y，u，v，再将分离后的数据打包存放到各自的fifo中。
将fifo分成3部分，其中为亮度数据分量分配的fifo为1280b，为每个色度数据分量分配fifo为640b；每个fifo都有相关的存储器映射地址：ysrc，cbsrc和crsrc；edma将使用这些地址作为数据搬运操作的源地址。每个视频端口最多可以使用六个edma通道，当某个fifo的计数器到达vcthrldn寄存器设置的数值时，就可以触发相应的edma（增强的直接存储器存取控制器）事件。
图1 驱动程序模型
图2 edma配置
2.2 edma配置
edma配置是为了从fifo搬运数据到sdram中，采用1d/2d传输，即源地址不变，而目的地址则在每次传输后按索引值自动更新。我们为每一场设置一个edma参数，并将这些参数连接起来，一次传输任务的结束会自动从参数ram中装载下一次传输需要的参数，从而实现某些复杂数据流的传输。
设置时首先打开与vp口相关的三个edma通道并申请12组参数ram（hrld[0]~ hrld[11]），同时为每个通道申请一个中断号，留给edma中断服务程序使用；然后依次配置12个edma参数，并用hrld[0]、hrld[4]、hrld[8]三个参数初始化三个edma通道，准备
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