基于DSP的视频采集驱动程序的实现

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                    　　视频终端的核心是图像的数字化处理模块。基于PC机的数字视频处理，给出了算法研究的途径，而基于高速DSP的应用模块才提供了实时嵌入式视频处理的可能。然而，基于DSP的海量视频数据的实时处理的关键则是实时、合理的视频数据采集。本文针对自行研制的基于TMS320DM642(以下简称DM642)DSP的视频处理板卡，使其在C64x系列DSP的实时操作系统DSP/BIOS的环境下运行，实现基于类/微驱动模型的视频采集驱动程序，并进一步描述采用EDMA(增强的直接存储器存取控制器)的数字视频图像信号的实时传输。

　　1 类/微驱动程序模型

　　C64x系列的DSP系统给出了类/微驱动模型[1] 的驱动程序结构，采用该模型进行驱动程序设计，应用程序可以复用绝大部分相似设备的驱动程序，从而提高驱动程序的开发效率。类/微驱动模型结构如图1所示，该模型在功能上将驱动程序分为依赖硬件层(微驱动)和不依赖硬件层(类驱动)两层，并在两层之间给出通用接口。上层的应用程序不直接控制微驱动，而是通过类驱动对其进行控制。每一个类驱动在应用程序代码中表现为一个API函数，并通过标准微驱动的接口IOM与微驱动进行通信。




　　主芯片DM642的处理能力达到4800MIPS，它的最大特点是芯片内部集成了三个可配置的视频端口[5]，这些视频端口提供了与通用视频A/D转换芯片的无缝接口，因而无需外加CPLD(复杂可编程逻辑器件)和FIFO就可以满足系统设计的要求。SAA7115支持六路CVBS(复合模拟视频输入)或三路S－VIDEO (S端子信号)输入，支持多种格式的数字RGB和YUV视频信号输出。DM642通过IIC总线控制SAA7115的内部寄存器。

　　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，驱动必须满足如下几个基本功能：

　　· 可同时处理DM642的三个视频端口；
　　· 支持应用程序配置视频采集的参数，支持获取图像数据；
　　· 支持场图像的采集，支持对CVBS和S－VIDEO两种模拟信号的采集。

　　在视频采集过程中，最重要的是对视频数据进行实时控制和有效的传输，因此需要使用硬件中断，并在中断服务程序中，根据视频端口内部FIFO的状态通过EDMA完成视频数据的读入。

　　2.2 视频采集驱动程序的框架构建

　　视频采集驱动程序包括类驱动和微驱动两个模块，视频采集驱动程序的结构框架如图3所示。




　　类驱动使用GIO模块，GIO模块的传输模式是基于流输入输出模块的同步I/O模式的，更适合文件系统I/O，如视频采集的应用。该模块的主要API函数的描述如表1所示。

　　在图3中，应用程序使用GIO_create函数创建GIO通道，并通过调用GIO_submit函数直接与微驱动的IOM交换数据，完成视频数据的采集。
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　　应用程序通过GIO类驱动调用微驱动的标准API函数，这些标准API函数的描述如表2所示。这些规定的函数将放入微驱动的函数接口表(IOM_Fxns)中，以供应用程序通过GIO类驱动调用。





　　4 视频采集驱动程序的调用实例

　　DSP/BIOS应用程序通过GIO类驱动调用微驱动之前，需使用DSP/BIOS配置工具注册微驱动，将其命名为VP_CAPTURE，并启动GIO模块。

　　在应用程序中，GIO_create函数使用已注册的微驱动VP_CAPTURE创建GIO通道，通过调用GIO_submit函数完成应用程序对视频数据的采集操作。部分源代码如下：

　　(1) 创建通道

　　GIO_Handle capChan；
　　int status;
　　capChan = GIO_create('VP_CAPTURE'),
　　IOM_INPUT, &status, (Ptr)&DM642_vCapParams, NULL);
　　(2) 发送获取图像的数据包

　　GIO_submit(capChan, IOM_READ, bufp, NULL, NULL)；其中，DM642_vCapParams包含了视频采集的初始化参数，如图像大小、同步方式等；bufp用于指出采集图像的存储地址。不同的视频应用程序在使用类驱动时，可以通过改变这两个变量复用视频设备。这样，极大地提高了驱动程序的工作效率，对视频外设的控制也大大简化了。

　　使用类/微驱动模型开发的视频采集驱动程序，有效地解决了图像采集和图像实时处理之间的关系，在几乎不需要CPU的干涉下，利用EDMA完成了数字视频图像数据的高速传输；通过使用类驱动复用驱动程序，视频应用程序的开发效率获得了极大的提高。视频采集驱动程序现已在自主开发的视频处理板卡上运行良好，为进一步开发远程视频监控系统、可视电话等视频应用打下了坚实的基础。