開發DSP硬件驅動程序的一種方法

目前，TI公司的DSP應用很廣泛，隨著DSP的功能越來越強大，片上外設種類及應用日趨復雜。傳統的DSP程序開發包含兩方面程序：即配置、控制、中斷等管理DSP片內外設、接口的硬件相關程序和基于應用的算法程序。這樣的系統結構，應用程序與硬件相關程序緊密的結合一起，限制了程序的可移植性和通用性，軟件開發總要從零開始，存在諸多重復工作。一旦硬件平臺有變化，往往與硬件程序捆綁一起的應用程序也需改動，代碼的維護性和可移植性均不高。

通過建立硬件驅動程序的開發模式，可使上述現象得到改善。因此，本文介紹一種開發TI公司DSP片內及片外硬件外設驅動程序的方法，并以C5000 DSP的McBSP/DMA及TMS320C5509的USB驅動程序開發為具體對象，介紹這種方法的應用。

2 基于DSP/BIOS的IOM硬件驅動

在CCS應用環境中集成的實時操作系統DSP/BI-OS[1]中，硬件驅動程序最終以函數庫的形式被封裝起來，應用程序可不關心底層硬件外設的具體操作，通過調用DSP/BIOS相關的標準API與不同外設接口。接口按統一標準定義，即在DSP/BIOS中創建并配置硬件設備驅動模塊為IOM(I/O Mini-driver)模式。

IOM[2]是DSP/BIOS的設備驅動模塊的一種接口方式，配置硬件設備驅動模塊為IOM模式可在DSP/BIOS的圖形化界面(GUI)中方便完成。IOM模式將設備驅動程序分為兩個層次：上一層是類驅動程序(class driv-er)，這部分程序負責對存儲緩沖區管理、由DSP/BIOS各類標準的API函數與應用程序接口，與設備硬件無關。下一層是迷你驅動程序 (mini-driver)，這部分程序集成了實際硬件相關的代碼。IOM接口將迷你驅動程序與類驅動程序聯系一起，包括定義I/O數據包 (IOM_Packet)以提交迷你驅動程序讀寫，定義功能函數包(IOM Fxns)完成相關初始化，打開或關閉通道，提交I/O數據傳輸與控制等任務，確保迷你驅動程序與類驅動程序運行協調一致。

類驅動程序直接在應用程序中出現，并且根據數據輸入/輸出的處理方式不同，有相應類驅動程序。主要是3種：流輸入輸出型類驅動(SIO)、管道型類驅動(PIP)和通用輸入輸出型類驅動(GIO)。

其中，SIO類驅動由兩部分組成：SIO模塊和DIO適配模塊(Adapter)，前者負責創建通道、數據流輸入/輸出，DIO提供負責緩沖管理、信號同步、將API及參數與下層迷你驅動程序接口;PIP類驅動由兩部分組成：PIP模塊和PIO適配模塊(Adapter)，前者創建管道、數據管道輸入/輸出，PIO提供負責緩沖管理、信號同步、將API及參數與下層迷你驅動程序接口。GIO類驅動是一種通用輸入輸出接口，調用的API函數，可通過阻塞線程讀寫數據，直接與迷你驅動通信。

SIO，PIP，GIO模塊集成在DSP/BIOS中，SIO通道、PIP管道可在DSP/BIOS的輸入輸出模塊圖形化界面(GUI)中靜態設置并創建，也可以在應用程序中動態創建。DIO，PIO適配模塊(Adapter)創建在DSP/BIOS的設備驅動模塊圖形化界面(GUI)中完成。

由上可見，類驅動程序均為標準的API函數，故編寫驅動程序的重點是迷你驅動程序方面。迷你驅動通過創建統一接口標準的功能函數包 (IOM Fxns)，應用程序就可以由DIO適配模塊或PIO適配模塊或GIO類驅動調用迷你驅動，控制底層硬件設備。這些統一接口標準的功能函數包括：

mdBindDev：設備與迷你驅動綁定函數;

mdControlChan：設備通道控制函數;

mdCreateChan：設備通道創建函數;

mdDeleteChan：設備通道刪除函數;

mdSubmitChan：按IOM數據包命令執行函數;

mdUnBindDev：設備從迷你驅動釋放函數。

IOM數據包是其中一關鍵數據結構，為IOM驅動程序內部數據的輸入輸出服務。應用程序本身不會涉及IOM數據包訪問，是IO適配模塊、PIO適配模塊或GIO類驅動通過他訪問迷你驅動層，其中，數據結構的cmd項，即類驅動命令迷你驅動的mdSubmitChan功能函數執行硬件設備的讀寫等操作。迷你驅動完成相應操作，通過回調函數后向上返回該數據包。

3 McBSP/DMA驅動程序開發

這是基于C5000系列DSP的McBSP和DMA硬件驅動開發。系統以TMS320VC5410為CPU，TLC320AD50C為音頻編解碼芯片，TLC320AD50C與DSP的McBSP0通道接口，數據傳輸采用DMA方式。

在傳統的軟件開發結構中，應用程序一般通過DMA中斷服務程序控制硬件設備及數據管理。傳統的軟件開發結構如圖1所示。

在本文推薦的軟件開發結構中，硬件設備驅動程序與應用程序隔離開，他們之間通過DSP/BIOS的API接口，包括硬件設備初始化參數的傳遞。本系統軟件開發結構如圖2所示。

具體開發過程如下：

(1)IOM驅動程序

mdBindDev在DSP/BIOS啟動時調用，具體完成硬件設備初始化參數傳遞、獲取McBSP及DMA資源，McBSP及DMA的初始化參數用CSL配置，注意McBSP使用的是通道O。mdCreateChan在應用層與硬件設備創建兩個邏輯通道，即DMA接收、發送通道。分別設置初始化參數。mdSubmitChan按IOM數據包數據結構的cmd項，命令迷你驅動執行向硬件設備的IOM寫操作，即通過McBSP0輸出數據。相應工程編譯鏈接生成驅動庫函數，完成IOM驅動程序。

(2)DMA/McBSP應用程序

在應用工程中，首先在DSP/BIOS配置工具中User-Defined Devices項進行迷你驅動程序注冊，命名為co-dec。屬性如圖3(a)所示。注冊信息中設置了驅動程序的初始化函數、IOM函數包指針、設備參數指針的名稱。本應用采用IOM驅動程序的流輸入輸出類驅動(SIO/DIO)，DIO適配模塊與上述迷你驅動程序codec''接口，DIO適配模塊在DSP/BIOS配置工具中添加，命名為dio codec，屬性如圖3 (b)所示。