DSP/BIOS中的IO设备驱动编程技术

入和输出的物理设备,如连接到音频编解码器的DSP串口,可通过两个半双工通道（一个输入,一个输出）来访问。一个驱动程序支持多少个物理设备和通道依具体实现而实。一般一个驱动程序应能控制一个物理设备,此设备可能有多个通道。通道号与物理设备通道的映射执行时确定。通道号应约定从0开始。对I/O设备,一般约定偶数号为输入,奇数号为输出。

2.2 三类函数

LIO接口中有三类函数：控制函数、缓冲区和队列管理函数、信令函数。

2.2.1 控制函数

控制函数用来实现设备的启动、关闭和控制。其初始函数为驱动程序保存资源（物理外设和内存）。它使用结构指针作为可选变量,此结构是一种设备的特殊变量结构。

2.2.2 队列管理

假定每个设备至少有一个用来传送数据的缓冲区。许多设备（如McBSP和DMA）带有允许双缓冲的缓冲队列。图1是一个有三个存储单元的LIO驱动程序,驱动程序中有：由外设填满或清空的缓冲区"todevice"（到设备）队列,将传送的缓冲区返回到应用程序的缓冲区管理程序的"from device"（来自设备）队列和当前传送数据的缓冲区。在虚线框里的认为是在驱动程序里面。当前传送数据的缓冲一般由外设寄存器控制,如DMA源寄存器或目标寄存器,在图1中画在"外设"中。含硬件队列（如DMA重新如载寄存器）的设备也会含一个或多个存储单元用业存储指针为以后传送用,此队列为"to device"队列。能包含缓冲区指针的第三个存储单元是"from device"队列,在驱动程序中为一变量。当设备准备传送缓冲区时,缓冲区从输入队列传送到外设寄存器。这些缓冲区然后移到输出队列以完成传送,作为对CPU中断的响应。

PutBuf()将缓冲区从应用程序传送到驱动程序的输入队列。GetBuf()从输出队列得到缓冲区。IsEmpty()和IsFull()返回输入队列、输出队列的状态。如果输入队列满,因为无空间装新缓冲区,调用putBuf()会返回错误代码。若IsFull()返回false,接下来可调用putBuf()。如果IsFull()返回true,但若在IsFull()返回true和调用putBuf()之间完成传送,则调用putBuf()也可能会成功。

2.2.3 信令

如图1所示,当传送结束一般会触发CPU中断。此中断会使应用程序将传送的缓冲区转移到输出队列,然后调用calback()传到驱动程序。Callback()应向应用程序发信号告知传送完毕。

3 LIO驱动程序例子

音频处理如语音压缩、呼叫过程音调检测等,是DSP的一般应用。本例是使用TMS320C5402 DSK上的DMA将音频编解码数据从McBSP移到缓冲区中。

当驱动程序响应应用程序调用和设备中断时,采用数据结构跟踪驱动程序的状态。有效状态是设备驱动程序缓冲区队列的状态,如图1所示。

图2给出了此模式中最简单的传送状态集。圆圈中单词表示设备驱动程序缓冲区队列的状态。第一个单词是"to device"队列,第二个表示外设占用缓冲区指针,第三个是"from device"队列,第二个表示外设占用缓冲区指针,第三个是"from device"队列。E表示空,F表示满,EEE是起始状态。

每个队列可以是空（E）,满（F）,非空非满（N）。应用程序调用PutBuf()将缓冲区放到"to device"队列中。驱动程序立即将缓冲区放进外设,转移到状态"EFE"。当传送完毕,外设向驱动程序发中断信号,然后驱动中断处理程序将缓冲区从外设寄存器转移到"from device"队列,转移到状态"EEF",接着调用应用程序的回调函数。回调函数调用GetBuf（）从驱动程序的"from device"队列重新得到缓冲区,驱动程序返回起始状态。

如果驱动程序支持硬件排队,则当一个缓冲区正由外设传送时,"to device"队列能控制另一个缓冲区。与图2中状态转移不同,应用程序现在可能向"to device"队列增加另一个缓冲区。驱动程序将此缓冲区指针存进一个队列,此时状态为"FFE","to device"队列为满,外设正在传送一个缓冲区,"from device"队列为空。使用C数据结构实现这种状态机器的状态向量。

使用DMA全局重新加载寄存器来控制"to device"队列,状态结构如下所示。

Typedef struct drv_state{
Bool enabled;
Ptr currentBuffer;
Uns currentSize;
Ptr fullBuffer;
Uns fullSize;
LIO_TcallBack callback;
Arg calbackArg;
} LIO_Obj;

第一个字段"enabled"是一个布尔值,表示程序的开始或结束。下面两个字段"currentBuffer""currentSize"控制当前传送缓冲区的起始地址和尺寸。当传送完毕,它们转移到"from device"队列。"fullBuffer""fullSize"字段实现长度为1的"from device"队列。Callback()的地址和参数通过setCallb