基于GIO/FVID的DSP视频系统设计

3.2 视频处理程序运行流程
在设计完成的视频驱动程序基础上，开发一个典型的视频处理应用程序，其运行流程如图3所示。首先使用FVID_create函数建立GIO_capture和GIO_play两个视频通道．再以GIO_capture通道的FVID_control函数发出cmd_start，采集到1帧视频数据。应用程序以GIO_capture通道的FVID_alloc函数向驱动程序申请采集到的数据帧，进行处理后再以FVID_exchange函数将修改后的数据帧返回驱动程序，最后再调用GI0_play通道的FVID_control函数发出cmd_display命令将数据帧输出。由图3可以看到，应用程序调用的这些FVID_XXX接口函数会自动由类驱动程序层层向下映射，到达迷你驱动层程序；而迷你层程序可以直接操纵底层硬件设备，来完成整个视频的采集、处理和显示的过程。

3.3 迷你驱动程序的设计
迷你层驱动程序足整个设计的重点所在，下面详细介绍其实现方法。迷你层驱动程序主要由表1所列的几个函数组成。

对各个函数的具体实现如下：
①mdBindDev函数。在应用程序建立设备接口(如FVID_create函数)时被调用，完成对外部设备的初始化。而与其对应的是md_UBindDev函数，使用nadUBindDev函数会使设备处于无效状态，不能再使用。
②mdCreateChan函数。使用此函数为应用程序和驱动程序建立通信通道，同时为每个通道申请缓冲区。在TI公司发布的FVID模型中，为每个通道都分配了3个缓冲区，轮流与外部设备交换数据，每个缓冲区对应1帧视频数据，这样的设计在DM642这样可以外扩大容量SDRAM的系统中是完全可行的。但是对于本系统，F2812DSP外部只扩展了512K×16位的SRAM，既要做视频输入的帧缓存，义要存放一部分程序，这样存储空间就不够了。所以本设计中进行了简化，对视频输入设备采用两缓冲区轮转的机制，如图4(a)所示。而对于视频输出设备，以AL422 FIFO作为硬件帧缓存，而不在SRAM中再为其分配缓冲区。与mdCreateChan对应的是md-DeleteChan函数，用于删除设备通道，释放缓冲区资源。
③mdSubmitChan函数。负责管理缓冲区。分别接受应用程序发出的FVID_ALLOC、FVID_EXCHANGE、FVID_FREE三个命令并进行处理。其中FVID_ALLOC命令对应图4中(a)到(b)的过程，应用程序从两个缓冲区中取出最新的一帧视颧数据，埘其中的数据做处理，而只剩下一个缓冲区用来接受外部设备输入的数据。FVID_EXCHANGE对应图4中(b)到(c)的过程，应用程序处理完1帧数据，将这1帧数据返回驱动程序，准备用来显示，同时再读入新的l帧数据进行处理。FVID_FREE对应图4中(c)到(a)的过程，应用程序将处理完的数据帧返回驱动程序，而不再向驱动程序申请新的数据帧。以上3个命令足针对视频输入接口GIO_capture而言的，而对于输出设备接口GIO_play，在SRAM中没有分配缓冲区，所以其nldSubmitChan函数内部设为空函数。

④mdControlChan函数。用来操作外部视频设备，完成对视频数据的采集和输出。对于GIO_capture和GIO_play这两个设备接口的mdControlChan函数接受的命令是不同的：
视频输入GIO_capture接口的mdControlCham函数只接受cmd_start命令，完成1帧视频数据的采集；而视频输出GIO_play接口的mdControlChan函数只接受cmd_display命令．完成视频信号的输出。
3.4 视频驱动模型裁剪的一般方法
TI公司设计的GIO／FVID视频设备驱动原型相对复杂，且占用较多的系统资源，要使其可以应用于更通用的低端处理器系统，就必须进行改造和裁减。在改造中要注意以下几个方面：
①阻塞的I／0操作。TI公司6000系列的DSP具有FDMA功能，传输数据不需要CPU的干预，而DM64X还具有专用的视频接口，传输数据不会占用外部扩展总线，所以视频数据的处理和输入输出是可以并行的。而低端处理器是不具备这样功能的，视频设备一般都是通过外部扩展总线连接的，所以对视频设备的操作必须设计为阻塞型的I／O操作，视频数据输入/输出的过程是由CPU来完成，且要保证对视频设备的操作不会被其他操作中断。
②对视频数据缓冲区的管理。GIO／FVID视频设备驱动原型中使用的3缓冲区模型，虽然功能很完善，却占用了太多的存储空间，所以对于实际的视频处理系统就要进行调整，改为两缓冲区甚至是单缓冲区模型。对于具有独立硬件缓存的输出设备，可以考虑不再为其分配动态缓冲区。
③对视频设备的操作。mdControlChan函数主要用来操作外部视频设备，只要保留对实际系统有用的操作就足够了，而GI0／FVID视频设备驱动原犁中定义的很多操作都可以省略。
4、小结
本文介绍了基于DSP／BIOS的外设驱动程序模型，并针对基于F2812DSP的视频处理系统这一具体的硬件平台，重点介绍了开发GIO／FVID设备驱动的流程和针对低端处理器系统的视频驱动模型裁减方法。本视频驱动程序为开发各种视频处理应用程序(如JPEG图像EPA控制网络中ZigBee压缩、MPEG视频压缩、视频监控程序等)提供了有力的支持。本文介绍的设备驱动程序的开发方法，对于同类视频处理系统，特别是对于使用TI2000系州DSP这样系统资源比较有限的视频处理系统，具有很好的可借鉴性。