利用TriMedia注冊表和成員管理器實現BSP
發布時間：2010-11-15 12:01
發布者：eetech
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PNX1300是Philips公司推出的，用于視頻編解碼的TriMedia DSP系列產品中的一種。它的核心處理器采用VLlW(超長指令字)結構，主頻可以達到200 MHz。它針對數字視頻和音頻應用進行了結構優化，集成有視頻輸入(VI)和視頻輸出(VO)單元，音頻輸入(AI)和音頻輸出(AO)單元以及通信線路接口等外圍設備。PNX1300還有專用多媒體指令集，可以充分利用其硬件結構體系的特性，大大提高視頻、音頻數據的處理速度。 板級支持包(BSP)屬于嵌入式系統的一部分，它是運行于微處理器上的軟件和外圍元件(芯片)接口的軟件層。一個完整的BSP需要用到TriMedia注冊表和成員管理器。 本文針對以PNX1300為核心CPU的嵌入式系統，利用TriMedia注冊表和TriMedia成員管理器，實現了一種BSP函數組織及其和上層應用程序通信的方法。在此基礎上，搭建起一個基于MPEG-4標準的網絡視頻編碼系統。 1 原理和方法 在TriMedia的軟件結構中，板級支持包是和硬件接口的最底層軟件層，它提供TriMeclia DSP和外圍元件之間的連接函數。BSP通過I2C總線對外圍芯片的各個寄存器進行控制。它一方面完成外圍芯片的初始化，另一方面，在需要時改變各芯片的內部設置，從而使硬件按用戶的要求工作于不同的狀態。 使用BSP最大的好處是：把上層應用程序和底層硬件分開，保證了開發不受主處理器及外圍硬件更新的影響，只需對BSP中的設備驅動程序做簡單的改動，便可使其適合于更新的硬件。 Trimedia的軟件結構包括兩個重要的庫：注冊表(Registry)和成員管理器(Component Manager)。應用這兩個庫，可以為標準設備庫建立板級支持包(BSP)。 1.1 TriMedia注冊表 Trimedia注冊表為系統提供了存儲和檢索信息的一般方法，它使得上層設備庫可以找到特定板子的信息。注冊表是一個分層結構的樹，它由目錄和數據箱組成。這些目錄和數據箱都被視為入口。入口可以是字符串、整數值或者任何用戶數據。 注冊表用一個字符串形式的“關鍵字”來存儲和檢索信息。 1.2 TriMedia成員管理器 TriMedia成員管理器為系統提供一個依賴于硬件平臺將信息寫入注冊表的方法�？梢园岩欢涡枰谥骱瘮抵斑\行的軟件叫做一個成員，這樣定義的成員包括板、芯片、Flash內存等。一個成員可以被看作一個黑匣子，也許它的運行需要其他一些成員在它之前先運行，那么這些在它之前先運行的成員就被視為該成員的輸入。一個成員也許會輸出一些它自己的屬性，而這些屬性被視為該成員的輸出。這些輸入和輸出都被視為符號并存儲在注冊表中。 成員管理器依據成員列表、相應的輸入和輸出，建立一個依賴關系樹，然后它根據該依賴關系樹一個接著一個地運行各個成員。成員管理器可以保證在其他依賴于本成員的成員運行前，先恰當的初始化該成員。簡單說，TriMedia成員管理器提供了一種控制系統初始化順序的機制。 本文中，將板級支持包作為一個成員來寫入注冊表。BSP是第一個要運行的成員，所以它不需要任何的輸入，但是很多成員都依賴于它，因此板支持包有一個輸出符號叫做“bsp/toardID”。 2 系統軟件設計及實現 在本文中，系統軟件設計采用了層型軟件結構，應用程序并不是直接通過調用BSP中的函數來對硬件進行操作，而是通過調用若干設備庫函數實現對底層硬件的操作。系統的軟件結構如圖1所示。這樣組織系統軟件框架的好處是：使得應用程序結構簡單明了，易于程序調試；當底層硬件需要改動時，應用程序幾乎不用做修改，只需要修改相應的BSP函數以適應新的硬件。 本文采用TriMedia的注冊表和成員管理機制來對BSP函數進行注冊和管理，上層的Tri-Media設備庫函數，通過檢索注冊表來調用某個芯片的若干底層BSP函數完成特定的功能。這就實現了BSP和上層設備庫的通信。 BSP的實現方法如下所述。 ①對每一個芯片定義一個函數指針表和功能結構體。在這個定義的結構體中，包括了對該芯片的初始化、配置、結束等操作的各個函數指針。例如，對視頻輸入A/D轉換芯片定義一個結構體變量Board_vi，在這個結構體中，包括了Board_vi_Init、Board_vi_Term、Board_vi_config等函數指針，還有為實現不同功能而對該芯片寄存器設置的函數指針，以及讀取狀態寄存器內容的函數指針，用于對該芯片進行全面的操作。 ②將BSP作為一個成員由成員管理器初始化。本文中，將BSP作為一個成員由TriMedia成員管理器控制，為了讓成員管理器找到對當前板子的支持包，必須在編寫BSP時候，用到這樣一個由TriMedia提供的宏：TSA_COMP_DEF_()_COMPONENT(myBoard，TSA_COMP_BUILD_ARG_LIST_1("bsp/boardlD”)，Board_actlvate)。這個宏可以把一個成員的輸出符號導出，這樣成員管理器就可以把BSP作為一個成員而找到。在這個宏中，第一個參數指的是將要被定義的成員的名字，第二個參數告訴成員管理器，輸出的符號叫做bsp/boardID，第三個參數是板激活函數，成員管理器通過調用這個函數初始化該成員，并注冊所有BSP中支持的函數。 ③編寫板激活函數。板激活函數首先檢測當前BSP是否匹配當前板子，這就要通過I2C總線讀取啟動EEPROM，這部分代碼主要用iicReadReg API函數來編寫．從而讀出并比較boardlD，以判斷是否匹配。如果匹配則啟用當前BSP，對BSP中所有支持的外設進行注冊。倒如對上文所提到的視頻輸入A/D轉換芯片功能的注冊就通過tsaBoardRegisterVI(0，%26;amp;Board_vi)API函數來完成，這里只是將結構體變量的指針在注冊表中進行了拷貝，并不是結構體自身的內容。上層的TriMedia設備庫函數中有同樣類型的結構體變量指針，設備庫函數通過在注冊表中檢索該結構體變量的地址，將檢索到的地址再賦給設備庫函數中定義的結構體變量，從而實現了BSP和上層設備庫的通信，進而實現應用程序通過調用設備庫函數來完成對底層硬件的操作。圖2給出了系統的函數調用流程圖。 利用上述原理和方法，設計搭建了一個基于MPEG-4標準的網絡視頻編碼系統，圖3是網絡視頻編碼系統原理框圖。將采集的視頻信號進行MPEG_-編碼，系統可以將碼流通過網絡發送到遠端，也可以將輸入視頻在本地監視器上顯示。主芯片采用的是TriMedia系列芯片PNxl.300，視頻輸入A/D轉換器采用PhiIilps公司的SAA7114，視頻輸出D/A轉換芯片采用Phllips．公司的SAA7121。 工作過程是：經攝像機采集的一路模擬視頻輸入后，由視頻解碼芯片SAA7114轉化成數字信號并送入PNX1300的VI(Video In)單元，VI單元將視頻數據分成YUV4:2:2格式分別存儲在SDRAM中。PNX1300對視頻數據進行MPEG-4編碼后，選擇網絡發送或者本地顯示。在該視頻編碼系統中，使用了上文提到的方法編寫BSP。例如對視頻解碼芯片SAA7114，為其建立函數指針和功能結構體，使用注冊表機制對其功能進行注冊，并將整個BSP作為一個成員來由成員管理器初始化，應用程序只需要調用少數TrlMedia視頻設備庫函數，就可以對該芯片進行打開、采集、中斷、關閉等操作。經測試，該方法可以有效的組織對各外設操作的各個函數，并為上層軟件提供接口，有利于應用程序的開發，使得應用程序結構更加清晰。 結語 板級支持包BSP在嵌入式系統中的作用是必不可少的，它作為上層軟件和底層硬件之間的接口軟件層，是需要特別給予重視的。本文提到的編寫和組織BSP函數的方法，是針對TriMedia軟件結構和軟件開發環境而給出的，其注冊表和成員管理器機制為BSP的編寫提供了極大的方便，使得BSP結構清晰，整個軟件框架層次分明。本文給出組織BSP的方法也具有一般性，對于其他嵌入式系統采用類似的思路來組織應用程序、庫函數和板級支持包并處理其間的相互通信，也會取得很好的效果。 |
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