視頻采集驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)解析

視頻終端的核心是圖像的數(shù)字化處理模塊。基于PC機(jī)的數(shù)字視頻處理，給出了算法研究的途徑，而基于高速DSP的應(yīng)用模塊才提供了實(shí)時(shí)嵌入式視頻處理的可能。
　　然而，基于DSP的海量視頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理的關(guān)鍵則是實(shí)時(shí)、合理的視頻數(shù)據(jù)采集。本文針對(duì)自行研制的基于TMS320DM642（以下簡(jiǎn)稱DM642）DSP的視頻處理板卡，使其在C64x系列DSP的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)DSP/BIOS的環(huán)境下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)基于類/微驅(qū)動(dòng)模型的視頻采集驅(qū)動(dòng)程序，并進(jìn)一步描述采用EDMA（增強(qiáng)的直接存儲(chǔ)器存取控制器）的數(shù)字視頻圖像信號(hào)的實(shí)時(shí)傳輸。
　　1 類/微驅(qū)動(dòng)程序模型
　　C64x系列的DSP系統(tǒng)給出了類/微驅(qū)動(dòng)模型［1］ 的驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)，采用該模型進(jìn)行驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)，應(yīng)用程序可以復(fù)用絕大部分相似設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，從而提高驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)效率。類/微驅(qū)動(dòng)模型結(jié)構(gòu)如圖1所示，該模型在功能上將驅(qū)動(dòng)程序分為依賴硬件層（微驅(qū)動(dòng)）和不依賴硬件層（類驅(qū)動(dòng)）兩層，并在兩層之間給出通用接口。上層的應(yīng)用程序不直接控制微驅(qū)動(dòng)，而是通過類驅(qū)動(dòng)對(duì)其進(jìn)行控制。每一個(gè)類驅(qū)動(dòng)在應(yīng)用程序代碼中表現(xiàn)為一個(gè)API函數(shù)，并通過標(biāo)準(zhǔn)微驅(qū)動(dòng)的接口IOM與微驅(qū)動(dòng)進(jìn)行通信。
　　
　　在類/微驅(qū)動(dòng)模型中，類驅(qū)動(dòng)通常用于完成多線程I/O請(qǐng)求的序列化功能和同步功能，同時(shí)對(duì)設(shè)備實(shí)例進(jìn)行管理。類驅(qū)動(dòng)通過每個(gè)外部設(shè)備獨(dú)有的微驅(qū)動(dòng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作。微驅(qū)動(dòng)采用芯片支持庫(kù)［2］控制外設(shè)的寄存器、內(nèi)存和中斷資源。微驅(qū)動(dòng)程序必須將特定的外部設(shè)備有效地表示給類驅(qū)動(dòng)。
　　類驅(qū)動(dòng)使用DSP/BIOS中的API函數(shù)［3］實(shí)現(xiàn)諸如同步等的系統(tǒng)服務(wù)，DSP/BIOS定義了三種類驅(qū)動(dòng)模塊：管道管理模塊（PIP）、流輸入輸出管理模塊（SIO）和通用輸入輸出模塊（GIO）。在PIP和SIO類驅(qū)動(dòng)中，調(diào)用的API函數(shù)已經(jīng)存在于DSP/BIOS的PIP和SIO模塊中了，這些API函數(shù)需將參數(shù)傳給相應(yīng)的適配模塊，才能與微驅(qū)動(dòng)交換數(shù)據(jù)。而在GIO類驅(qū)動(dòng)中，調(diào)用的API函數(shù)則直接與微驅(qū)動(dòng)通信。
　　2 基于DM642的視頻采集驅(qū)動(dòng)
　　2.1 硬件結(jié)構(gòu)
　　筆者利用TI公司的多媒體處理芯片DM642自行研制了嵌入式視頻處理板卡?？ㄉ系闹饕M成模塊有視頻采集模塊、視頻處理模塊以及網(wǎng)絡(luò)發(fā)送模塊，其中視頻采集模塊主要由DSP芯片DM642［4］、視頻A/D 轉(zhuǎn)換芯片SAA7115和同步動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器芯片SDRAM等組成，如圖2所示。來自攝像頭的視頻信號(hào)通過SAA7115進(jìn)行數(shù)字化處理，輸出的數(shù)字視頻信號(hào)經(jīng)過視頻端口的內(nèi)部FIFO緩沖后，由DM642通過EDMA將數(shù)據(jù)傳送到片外SDRAM中，以便供視頻應(yīng)用程序使用。