基于TMS320DM365的网络摄像机底层软件应用

在DSP部分，软件由最底层的DSP／BIOSTM内核，内核上层是Codec engine，用于和ARM端的Linux通信，最顶层是图像处理箅法。针对图像处理算法，DaVinci框架提供了数字信号处理算法接口标准(XDAIS)和针对流媒体的XDM。所有符合XDAIS和XDM标准的图像处理算法包都可以被用于DaVinci的DSP中。并且在XDAIS和XDM中也包括了一套流程完整的基础的图像处理算法，用户可以按照其标准进行修改，或者自行重新开发。再加上由第三方开发的符合XDM标准的软件包，地丰富了整个DSP图像处理软件部分的资源。

ARM部分的软件系统使用基于Linux的嵌入式软件系统，软件结构如图4所示。整个系统基于Linux的实时操作系统，在Linux上需要加入文件系统、图形用户接口和任务管理，最顶层是应用层面的软件，在应用软件中DaVinci系统只提供常用的API。
Linux实时操作系统中，应用程序、引导加载程序(Boot Loader)、驱动程序(Driver)和操作系统(Operating System)的内核镜像都是相互独立的，可以单独编译修改。只要符合各个部分特有的接口和程序存放位置，就能被整个系统识别并且调用。引导程序是UBL和u-boot，用于初始化硬件系统，引导Linux操作系统的加载，完成内核文件加载后，将控制权交给操作系统。操作系统的内核镜像uImage，是一个基础的操作系统平台，调用驱动程序和应用程序，实现多线程机制，完成了系统调用等工作。驱动程序和应用程序是事先存储在操作系统特定文件夹内的，被操作系统Linux按顺序调用，开发者可以根据自己的需要自行修改。Linux内的文件系统主要提供内核中所有文件的存储、检索和更新等功能，同样包括了驱动程序和应用程序的文件操作。一般不提供保护和加密等安全机制。文件系统通过调用和命令方式提供文件的各种操作，主要包括设置、修改对文件和目录的用户权限；提供针对目录的创建、修改和删除等功能；提供针对文件的创建、打开、读写、关闭和撤销等功能。
对于应用层面的开发而言，并不需要考虑DSP部分的图像处理实现算法，直接将DSP部分作为一个黑箱进行处理，通过图像服务接口，从ARM部分通过语句进行调用。图像服务的接口提供了用户调用DSP中的图像处理程序的接口，整个服务接口使用Codec中间框架系统。Linux端的程序通过Codec引擎访问DSP处理器中的Codec Server。整个Codec框架包括了多种API和SPI，从软件角度可以看做是一个介于应用程序和DSP中图像处理算法之间的接口，如图5所示。这样ARM端的应用程序开发者，可以不用去考虑DSP中复杂的音视频算法。

这种ARM和DSP分开的软件结构，使得整个Davinci框架下的系统的软件开发被分成了四个部分：图像算法开发、Codec Server集成开发、CodecEngine集成开发和应用程序开发。基础的图像算法可以通过TI提供的CCS开发工具，图像的编码算法被存储为．lib的库文件。而Codec Server的开发是调用一系列的．lib算法库，实现各种库文件的对ARM部分的接口。Ciodec Engine是开发调用Codec Server的Stuh和Skelet on，完善整个图像处理功能的调用，而面向厂商或是使用者的应用程序的开发，只需要针对不同应用情况编译基于Linux的应用程序，其中图像处理算法等内容，作为黑箱供这些使用者调用。

3 网络摄像机底层软件
3．1 Linux系统内核
Linux系统内核使用的linux-2．6．32，相较于之前的版本增添了虚拟化内存、改进了文件系统、支持低传输延迟时间模式、内存控制器支持softlimits、支持S+Core架构、支持Intel Moorestown及其新的固件接口、支持运行时电源管理、以及新的驱动。常用的LINUX操作系RADHAT Enterprise 6，ubuntu-10．04．debian 6．稳定版本，这些都是使用linux-2．6．32内核。Linux-2．632作为ARM部分所使用的基层操作系统，在TI上也有提供，不过所提供的是一个非常宽泛的、适用于多种DaVinci框架内核产品的一个完整内核，无论是功能还是驱动都非常完善，但是缺点是启动时间长、容量大，所以我们必须存原有的TI系统内核的基础上进行一定的修改。整个修改基于Linux操作系统运行。
第一步是系统内核的精简开始。整个精简过程主要是在内核文件中删除自己不需要使用东西，如平台信息、芯片信息和驱动等，并且在Kconfig和Makefile里面将删除信息屏蔽。首先完成在内核系统中平台信息和芯片信息的文件删减，然后通过Makefile文件重新修改编译方法，经过重新编译以后，内核的精简已经完成，在Linux环境中使用tar jcf或tar zcf压缩的Linux内核，整个内核的大小下降到了51M，相当于原来尺寸的二分之一。当然可以化简的还可以包括了include和driver里面的一些不需要使用的驱动，但是由于大小并不是很大，所以这里也就没有去除。
第二步开始内核系统的配置。因为之前已经修改了内核系统文件的内容，选项即使都已经按照默认的方式配置完毕，但是存细部还需要一定的修改，使用make linux_config进入内核配置界面。首先需要修改的是“General setup”内的晶振，将原本27000000所表示27MHz时钟参数，改为硬件使用的24MHz时钟。然后在“Device Drivers”中配置NAND flash的大小、分块信息；USB的驱动设置一般设定为主机用于，识别U盘等其他USB设备；在选择视频传输的方式的时候，需要选择以太网络的“10M or 100M Ethernet MAC support”传输方式：并且开启I2C和串口功能等。
第三步检测核对程序内核，确保底层功能程序与硬件设备的匹配。最重要的machdavinci＼dm365．c，内部都是管脚定义包括了I／O口的
复用。sound＼soc＼codecs有tlv320aicxx．c等音频芯片驱动：soc＼davinci里有PCM、I2S等驱动。完成所有检测核对之后，用make指令编辑linux内核，生产一个bin文件，烧录到DM365处理器中，即可运行系统内核。
3．2 启动程序
Bootloader是嵌入式系统启动之后加载的第一段程序，也就是俗称的启动程序，这段代码一般用于初始化处理芯片，映射内存空间，完成系统基本硬件设置，为之后的操作系统内核提供运行环境及。所以这段程序的长度和运行时间都非常短，但对于整个系统来说是非常重要的。文中使用u-boot作为Bootloader程序，作为一种通用程序，它支持多种体系结构的处理器。其功能涵盖了flash烧写、操作系统内核启动等功能。整个u-boot的软件流程如图6所示。