基于GIO/FVID的F2812DSP的視頻處理系統

　　3.1 設備驅動程序模型的選擇

　　如上文介紹，常用的驅動程序模型包括3類：PIO、SIO和GIO。比較這3種模型可以知道：PIO支持更底層的通信，適合設計比較簡單的外設驅動程序。例如在TI公司的6X11DSK板上實現的音頻采集和回放，一般都是基于PIO模型的。而SIO模型具有很好的緩沖器分配回收機制，比較適合描述視頻設備，但是SIO的很多功能在本系統中使用不到，而且GIO模型設計的目的就是針對特殊硬件的新型設備，所以最終考慮使用GIO設備驅動模型。

　　TI公司最初設計的GIO模型其實是有缺陷的，主要在數據緩沖區管理的問題上，應用程序在取得緩沖區進行數據處理之后，卻無法將緩沖區返回設備驅動程序。于是TI公司在推出DM6北這一款主要用于視頻處理的DSP芯片的同時，對GIO模型進行了改進，提出了專門針對視頻設備的FVID模型。FVID模型是建立在GIO模型之上的，以FVID_alloc、FVID_exchangc、FVID_free函數對GIO模型中的GIO_submit函數進行封裝，解決了GIO模型中驅動程序不能回收緩沖區的問題。

　　此外FVID模型還專門設計了FVID_frame結構。此結構中包含了常用的視頻信號的信息，如行數、列數、YUV結構、場頻等，很適合描述視頻數據幀。但FVID主要是針對DM64X系統設計的，DM64X的很多功能在F2812 DSP上都不具備。所以本設計針對F2812 DSP視頻處理系統，對FVID模型進行了一定的簡化，保留類驅動程序，而重寫了迷你驅動層程序。

　　3.2 視頻處理程序運行流程

　　在設計完成的視頻驅動程序基礎上，開發一個典型的視頻處理應用程序，其運行流程如圖3所示。首先使用FVID_create函數建立GIO_capture和GIO_play兩個視頻通道.再以GIO_capture通道的FVID_control函數發出cmd_start，采集到1幀視頻數據。應用程序以GIO_capture通道的FVID_alloc函數向驅動程序申請采集到的數據幀，進行處理后再以FVID_exchange函數將修改后的數據幀返回驅動程序，最后再調用GI0_play通道的FVID_control函數發出cmd_display命令將數據幀輸出。由圖3可以看到，應用程序調用的這些FVID_XXX接口函數會自動由類驅動程序層層向下映射，到達迷你驅動層程序;而迷你層程序可以直接操縱底層硬件設備，來完成整個視頻的采集、處理和顯示的過程。

　　3.3 迷你驅動程序的設計

　　迷你層驅動程序足整個設計的重點所在，下面詳細介紹其實現方法。迷你層驅動程序主要由表1所列的幾個函數組成。

　　對各個函數的具體實現如下：

　　①mdBindDev函數。在應用程序建立設備接口(如FVID_create函數)時被調用，完成對外部設備的初始化。而與其對應的是md_UBindDev函數，使用nadUBindDev函數會使設備處于無效狀態，不能再使用。

　　②mdCreateChan函數。使用此函數為應用程序和驅動程序建立通信通道，同時為每個通道申請緩沖區。在TI公司發 布的FVID模型中，為每個通道都分配了3個緩沖區，輪流與外部設備交換數據，每個緩沖區對應1幀視頻數據，這樣的設計在DM642這樣可以外擴大容量SDRAM的系統中是完全可行的。但是對于本系統，F2812DSP外部只擴展了512K×16位的SRAM，既要做視頻輸入的幀緩存，義要存放一部分程序，這樣存儲空間就不夠了。所以本設計中進行了簡化，對視頻輸入設備采用兩緩沖區輪轉的機制，如圖4(a)所示。而對于視頻輸出設備，以AL422 FIFO作為硬件幀緩存，而不在SRAM中再為其分配緩沖區。與mdCreateChan對應的是md-DeleteChan函數，用于刪除設備通道，釋放緩沖區資源。

　　③mdSubmitChan函數。負責管理緩沖區。分別接受應用程序發出的FVID_ALLOC、FVID_EXCHANGE、FVID_FREE三個命令并進行處理。其中FVID_ALLOC命令對應圖4中(a)到(b)的過程，應用程序從兩個緩沖區中取出最新的一幀視顴數據，塒其中的數據做處理，而只剩下一個緩沖區用來接受外部設備輸入的數據。FVID_EXCHANGE對應圖4中(b)到(c)的過程，應用程序處理完1幀數據，將這1幀數據返回驅動程序，準備用來顯示，同時再讀入新的l幀數據進行處理。FVID_FREE對應圖4中(c)到(a)的過程，應用程序將處理完的數據幀返回驅動程序，而不再向驅動程序申請新的數據幀。以上3個命令足針對視頻輸入接口GIO_capture而言的，而對于輸出設備接口GIO_play，在SRAM中沒有分配緩沖區，所以其nldSubmitChan函數內部設為空函數。

　　④mdControlChan函數。用來操作外部視頻設備，完成對視頻數據的采集和輸出。對于GIO_capture和GIO_play這兩個設備接口的mdControlChan函數接受的命令是不同的：

　　視頻輸入GIO_capture接口的mdControlCham函數只接受cmd_start命令，完成1幀視頻數據的采集;而視頻輸出GIO_play接口的mdControlChan函數只接受cmd_display命令.完成視頻信號的輸出。