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視頻監(jiān)控系統(tǒng)中ARM和DSP的通信和協(xié)同工作的實(shí)現(xiàn)

摘要： 視頻監(jiān)控系統(tǒng)中快速實(shí)現(xiàn)ARM和DSP的通信和協(xié)同工作,視頻監(jiān)控子系統(tǒng)是現(xiàn)代智能機(jī)器人設(shè)計(jì)中必不可少的一個(gè)部分，它需要采用DSP并根據(jù)某種算法對(duì)攝入的圖像進(jìn)行處理和分析，它也需要采用ARM處理器對(duì)DSP進(jìn)行協(xié)同管理和控制工作，目前開(kāi)發(fā)工程師碰到的一個(gè)最大設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

關(guān)鍵詞： DSP ARM 達(dá)芬奇

Abstract：

Key words :

　　TI數(shù)字視頻軟件開(kāi)發(fā)包(DVSDK)中的Codec Engine軟件模塊可以幫助我們輕松地實(shí)現(xiàn)ARM和DSP或協(xié)處理器的協(xié)同工作，以及Codec Engine軟件模塊的概要情況，下面我們將告訴你如何走完Codec Engine入門(mén)的第一步和第二步。 <a class= 達(dá)芬奇軟件結(jié)構(gòu)框圖 www.elecfans.com" border="0" hspace="0" src="http://files.chinaaet.com/images/20101101/5603189e-8a48-4c61-97a8-b932ed245bd9.jpg" style="filter: ; width: 500px; zoom: 1; height: 271px" />　　

圖1 達(dá)芬奇軟件結(jié)構(gòu)框圖

　　2. Codec Engine入門(mén)第一步

　　有些初學(xué)者認(rèn)為Codec Engine文件包結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很難找到自己想找的文檔或例子。其實(shí)在Codec Engine文件包的根目下有一個(gè)發(fā)布說(shuō)明文檔，比如Codec Engine 1.20 根目錄下的release_notes_codec_engine_1_20.html。這個(gè)文檔就是你了解Codec Engine的開(kāi)始，里面有關(guān)于該版本Codec Engine的介紹、相關(guān)文檔資料的鏈接、新的功能、支持哪些芯片、已知的bug、修正了哪些bug及例子等等的具體說(shuō)明。具體如圖2藍(lán)色字體所示。瀏覽該文檔后，初學(xué)者至少可以知道哪里可以找到自己想要的文檔或例子。舉例來(lái)說(shuō)，如果想找相關(guān)的文檔，點(diǎn)擊 Documentation就可以看到這個(gè)Codec Engine文件包里的文檔的鏈接。

Codec Engine 1.20 Release Notes截圖 www.elecfans.com

　　圖2 Codec Engine 1.20 Release Notes截圖

　　3.Codec Engine入門(mén)第二步

　　點(diǎn)擊Codec Engine的發(fā)布說(shuō)明文檔 (如圖2)的Validation Info，我們可以知道Codec Engine 1.20需要和以下軟件模塊和工具配合使用：

　　?Framework Components 1.20.02

　　?xDAIS 5.21

　　?XDC Tools 2.93.01

　　?DSP/BIOS Link 1.40.05, configured for the DM6?46 EVM

　　?C6x Code Generation Tools version 6.0.8

　　?DSP/BIOS 5.31.05

　　?MontaVista Linux v4.0

　　?Red Hat Enterprise Linux 3 (SMP)

　　因此，我們需要在該Codec Engine安裝的DVSDK文件包下面檢查上面提到的軟件模塊和工具是否安裝，版本是否正確。否則，可能會(huì)編譯不過(guò) Codec Engine的例子。那么，什么是 Framework Components，什么是xDAIS，什么又是XDC Tools呢?你可以分別到它們的根目錄下瀏覽它們各自的發(fā)布說(shuō)明文檔，做一個(gè)總體的了解。

　　這里我們簡(jiǎn)單介紹一下，可以幫助大家盡快找到和自己相關(guān)的重點(diǎn)及資源。

　　1)Framework Components是TI提供的一個(gè)軟件模塊，負(fù)責(zé)DSP側(cè)的memory 和DMA資源管理。因此，DSP算法工程師需要了解這個(gè)軟件模塊。http://tiexpressdsp.com/wiki/index.php?title=Framework_Components_FAQ

　　2)xDAIS 是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，它定義了TI DSP算法接口的標(biāo)準(zhǔn)。這樣大大提高了DSP算法軟件的通用性。DSP算法工程師要寫(xiě)出能被ARM通過(guò)Codec Engine調(diào)用的算法，必須保證自己的算法接口符合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。因此，DSP算法工程師也必須了解這個(gè)軟件模塊。http://tiexpressdsp.com/wiki/index.php?title=Category:XDAIS

　　3)XDC Tools和gmake類似，是一個(gè)工具。XDC根據(jù)用戶定義的一套build指令，通過(guò)調(diào)用用戶指定的ARM 工具鏈(Tool Chain)和DSP編譯器(C6x Code Generation Tools )build出ARM側(cè)和DSP側(cè)的可執(zhí)行文件。可以先不必細(xì)究這個(gè)工具，只需通過(guò)編Codec Engine的例子，知道如何設(shè)置build指令就可以了。

　　4)DSP/BIOS Link是實(shí)現(xiàn)ARM和DSP之間通信的底層軟件，Codec Engine就是建立在這個(gè)底層軟件之上。在修改系統(tǒng)內(nèi)存分配(缺省是256MB的DDR2)時(shí)，DSP/BIOS Link 1.38版本的用戶需要修改DSP/BIOS Link的配置文件，并重新build DSP/BIOS Link。而DSP/BIOS Link 1.40版本以后的用戶就無(wú)需此操作。http://tiexpressdsp.com/wiki/index.php?title=DSPLink_Overview

　　http://wiki.davincidsp.com/index.php?title=Changing_the_DVEVM_memory_map

　　5)C6x Code Generation Tools是Linux環(huán)境下C6000系列DSP的編譯器。我們用CCS開(kāi)發(fā)DSP時(shí)都是用的Windows環(huán)境下的DSP編譯器。

　　6)DSP/BIOS是TI 免費(fèi)提供的DSP實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。和上面C6x Code Generation Tools一樣，這里的DSP/BIOS也是Linux環(huán)境下的版本。DSP系統(tǒng)工程師需要了解這個(gè)操作系統(tǒng)。

　　4. Codec Engine入門(mén)第三步

　　開(kāi)發(fā)ARM+DSP平臺(tái)需要三類工程師：ARM應(yīng)用程序工程師、DSP算法工程師和DSP系統(tǒng)工程師。而開(kāi)發(fā)ARM+協(xié)處理器平臺(tái)只需要ARM應(yīng)用程序工程師。下面就讓我們針對(duì)這三類工程師做分別介紹。如果您使用的是TI或TI第三方的編解碼算法，就不需要關(guān)注DSP算法工程師的部分。如果使用ARM+協(xié)處理器平臺(tái)，就只需關(guān)心ARM應(yīng)用工程師的部分。

　　4.1 DSP算法工程師應(yīng)該如何著手?

　　這里我們不討論如何開(kāi)發(fā)DSP算法，只討論DSP算法工程師怎樣讓自己的算法可以被ARM通過(guò)Codec Engine調(diào)用。(參考http://www.ti.com/litv/pdf/sprued6c，這個(gè)文檔會(huì)講到codec package及相關(guān)的.xs和.xdc文件，Codec Engine1.20及以上版本的用戶可以先不細(xì)究這些內(nèi)容，后面會(huì)介紹工具幫您自動(dòng)生成這些文件。)

　　1)熟悉xDAIS和xDM標(biāo)準(zhǔn)。

　　xDM只是xDAIS的擴(kuò)展，因此，需要先了解xDAIS。在xDAIS 軟件包根目錄下的發(fā)布說(shuō)明文檔里，可以很快找到關(guān)于xDAIS和xDM的文檔鏈接。http://focus.ti.com/lit/ug/spruec8b/spruec8b.pdf

　　在xDAIS安裝路徑下的examples/ti/xdais/dm/examples/g711有一個(gè)g711_sun_internal.c，這個(gè)算法不符合x(chóng)DAIS標(biāo)準(zhǔn)。在同一個(gè)路徑下的g711dec_sun_ialg.c (decoder)和g711enc_sun_ialg.c (encoder)是封裝成符合x(chóng)DM標(biāo)準(zhǔn)之后的編解碼算法?？梢酝ㄟ^(guò)這個(gè)例子學(xué)習(xí)和了解如何把自己算法封裝成符合x(chóng)DM標(biāo)準(zhǔn)的算法。

　　xDAIS 6.10及其以后的版本，包含了一個(gè)工具QualiTI，可以檢查您的DSP算法是否滿足xDAIS標(biāo)準(zhǔn)(但不會(huì)檢查是否滿足xDM)。具體請(qǐng)參考：http://tiexpressdsp.com/wiki/index.php?title=QualiTI_XDAIS_Compliance_Tool

　　2)熟悉Framework Components。

　　Framework Components主要包括兩個(gè)模塊DSKT2和DMAN3，它們分別負(fù)責(zé)DSP側(cè)的memory 和EDMA資源管理。DSP算法使用的memory必須是先向DSKT2提出申請(qǐng)并由DSKT2分配得到的。同樣DSP算法使用的EDMA通道也是向DMAN3申請(qǐng)并由DMAN3分配得到的。而關(guān)于QDMA的操作，是通過(guò)ACPY3這個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)的。這樣的好處是很容易對(duì)DSP側(cè)不同的算法做整合，不同的算法之間不用擔(dān)心資源(Memory和EDMA)的沖突問(wèn)題。

　　在Framework Components 軟件包根目錄下的發(fā)布說(shuō)明文檔里，可以很快找到相關(guān)文檔的鏈接。在Framework Components安裝路徑下packagestisdofcdman3examples有一個(gè)Fast Copy的例子，可以幫您理解如何基于Framework Components的ACPY3模塊實(shí)現(xiàn)QDMA的操作。

　　另外，有些用戶DSP側(cè)的算法比較簡(jiǎn)單，在確保不和ARM側(cè)EDMA資源沖突的前提下在算法里直接操作EDMA不使用DMAN3也是可以的。這樣做的弊端是和其它算法做整合時(shí)會(huì)遇到資源使用沖突的問(wèn)題。

　　4.2 DSP系統(tǒng)工程師應(yīng)該如何著手?

　　通常DSP算法工程師都會(huì)把自己的符合x(chóng)DM標(biāo)準(zhǔn)算法編成一個(gè).lib文件(或 .a6?P)，供DSP系統(tǒng)工程師調(diào)用。DSP系統(tǒng)工程師最終build出一個(gè)DSP Server(也就是DSP的可執(zhí)行程序.x6?P，和CCS下編譯生成的.out類似)。(參考http://focus.ti.com/lit/ug/sprued5b/sprued5b.pdf，這個(gè)文檔會(huì)講到.xdc和.bld等文件，Codec Engine1.20及以上版本的用戶可以先不細(xì)究，后面介紹工具幫您自動(dòng)生成這些文件。)

　　1)如果現(xiàn)在有一個(gè).lib文件(或 .a6?P)(算法必須符合x(chóng)DM標(biāo)準(zhǔn))，如何生成自己的DSP Server呢?下面URL有詳細(xì)的關(guān)于RTSC Codec and Server Package Wizard工具介紹，教您如何把一個(gè).lib文件封裝成RTSC Codec 包和RTSC DSP Server包，并最終build出DSP的可執(zhí)行程序.x6?P。http://wiki.davincidsp.com/index.php?title=RTSC_Codec_And_Server_Package_Wizards http://wiki.davincidsp.com/index.php?title=I_just_want_my_video_codec_to_work_with_the_DVSDK

　　2)如果您使用的是Codec Engine 1.20以前的版本，請(qǐng)參考Codec Engine安裝路徑下examples/servers/video_copy這個(gè)例子。這時(shí)就需要搞清楚sprued6c.pdf和sprued5b.pdf中提到的.xdc和.xs等文件的功能，也可以在video_copy中的相關(guān)文件的基礎(chǔ)上修改手動(dòng)創(chuàng)建出自己的RTSC Codec包和RTSC DSP server包。

　　3)創(chuàng)建好RTSC Codec 和RTSC DSP Server包之后，就是如何build出.x6?P的問(wèn)題了。點(diǎn)擊圖2所示的Examples，就可以找到build Codec Engine例子的說(shuō)明文檔的鏈接。按照這個(gè)文檔做一遍后，就可以對(duì)如何build Codec Server有一個(gè)清楚的了解。其中關(guān)鍵是修改user.bld和xdcpaths.mak文件，設(shè)置Codec Engine依賴的其它軟件模塊和工具的正確路徑。

　　4)如果自己的硬件DDR2大小和例子中的256Mbytes不一致，需要修改DSP的.tcf文件和其他配置。還有些工程師不清楚如何分配memory及如何決定具體段，如：DDRALGHEAP和DDR的大小，以及如何配置./loadmodules里的參數(shù)都請(qǐng)參考: http://wiki.davincidsp.com/index.php?title=Changing_the_DVEVM_memory_map。

　　4.3 ARM應(yīng)用程序工程師應(yīng)該如何著手?

　　ARM應(yīng)用工程師需要調(diào)用Codec Engine的VISA API，最終編出ARM側(cè)的可執(zhí)行程序，因此，必須根據(jù)自己的應(yīng)用學(xué)習(xí)相關(guān)的VISA API、如何創(chuàng)建應(yīng)用側(cè)Codec Engine的package及配置文件。(參考http://focus.ti.com/lit/ug/sprue67d/sprue67d.pdf，這個(gè)文檔也涉及到如何調(diào)試Codec Engine的內(nèi)容)。

　　1)了解ARM應(yīng)用程序調(diào)用Codec Engine的流程、VISA API和其他Codec Engine API?？梢詤⒖糃odec Engine安裝路徑下examples/apps/video_copy的例子(較簡(jiǎn)單)或者DVSDK安裝路徑下demos里的encode/decode/encodedecode例子(較復(fù)雜)。http://wiki.davincidsp.com/index.php?title=Configuring_Codec_Engine_in_Arm_apps_with_createFromServer

　　2)了解ceapp.cfg文件。sprue67d.pdf有相關(guān)介紹，可以先讀懂examples/apps/video_copy/ceapp.cfg。

　　3)用4.2 3)中提到的方法學(xué)習(xí)如何build ARM側(cè)的可執(zhí)行程序。

　　4)如何在多線程中調(diào)用codec engine，參考：http://wiki.davincidsp.com/index.php?title=Multiple_Threads_using_Codec_Engine_Handle

　　5)還可以參考以下三個(gè)文檔了解更多TI demo的ARM應(yīng)用程序的結(jié)構(gòu)、線程調(diào)度等具體的問(wèn)題。

　　EncodeDecode Demo for the DaVinci DVEVM/DVSDK 1.2 (Rev. A) (spraah0a.htm, 8 KB) 27 Jun 2007 Abstract

　　Encode Demo for the DaVinci DVEVM/DVSDK 1.2 (Rev. A) (spraa96a.htm, 8 KB) 27 Jun 2007 Abstract

　　Decode Demo for the DaVinci DVEVM/DVSDK 1.2 (Rev. A) (spraag9a.htm, 8 KB) 27 Jun 2007 Abstract

　　5.使用中常碰到的問(wèn)題

　　1)如果遇到問(wèn)題可以先訪問(wèn)http://wiki.davincidsp.com/index.php?title=Codec_Engine_FAQ。

　　2)有些工程師沒(méi)有DSP開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，或者暫時(shí)沒(méi)有仿真器通過(guò)JTAG調(diào)試DSP。可以參考下面網(wǎng)頁(yè)的內(nèi)容，先做一個(gè)“Hello World”的例程對(duì)ARM和DSP如何協(xié)同工作有個(gè)感性認(rèn)識(shí)。http://wiki.davincidsp.com/index.php?title=How_to_build_an_ARM/DSP_Hello_World_program_on_the_DaVinci_EVM

　　3)很多工程師都是參考video_copy的例子，在它的基礎(chǔ)上把自己的算法加進(jìn)去。因?yàn)橛性创a，這樣比較容易。但肯定要根據(jù)自己算法的需要修改ARM和DSP之間傳遞的buffer和參數(shù)，重要的是先保證ARM側(cè)的應(yīng)用程序可以把buffer和參數(shù)正確傳遞到DSP，DSP可以把處理之后的buffer正確的傳到ARM側(cè)的應(yīng)用程序。把這個(gè)通路打通之后，就比較容易定位問(wèn)題是出在ARM應(yīng)用程序還是DSP側(cè)的算法。另外，參考video_copy例子時(shí)注意代碼的注釋，以便清楚哪一句代碼可以刪掉哪一句必須要修改或保留。如果要擴(kuò)展xDM的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)請(qǐng)參考：http://wiki.davincidsp.com/index.php?title=Extending_data_structures_in_xDM。

　　4)Codec Engine DSP側(cè)會(huì)涉及到Cache一致性的問(wèn)題。請(qǐng)參考：http://wiki.davincidsp.com/index.php?title=Cache_Management

　　5)關(guān)于Codec Engine系統(tǒng)調(diào)試，有以下幾種方法：

　　A.打開(kāi)Codec Engine trace，通過(guò)打印信息看問(wèn)題出在什么地方。比如engine_open失敗，DSP側(cè)不能創(chuàng)建codec 等等。

　　a)Codec Engine 2.0及以上版本，請(qǐng)參考：http://wiki.davincidsp.com/index.php?title=Easy_CE_Debugging_Feature_in_CE_2.0

　　b)Codec Engine 1.x版本，請(qǐng)參考：http://wiki.davincidsp.com/index.php?title=TraceUtil

　　B.ARM應(yīng)用程序跑起來(lái)后，用仿真器連上CCS調(diào)試DSP側(cè)程序，參考：http://wiki.davincidsp.com/index.php?title=Debugging_the_DSP_side_of_a_CE_application_on_DaVinci_using_CCS

　　C.用Soc Analyzer可以做系統(tǒng)調(diào)試之外，還可以統(tǒng)計(jì)具體函數(shù)運(yùn)行(ARM和DSP側(cè))時(shí)間(benchmark)。請(qǐng)參考：http://tiexpressdsp.com/wiki/index.php?title=SoC_Analyzer

　　6)因?yàn)镃odec Engine是介于ARM 應(yīng)用程序和編解碼算法中間的軟件模塊，很多工程師非常想知道它的開(kāi)銷(overhead)，請(qǐng)參考：http://wiki.davincidsp.com/index.php?title=Codec_Engine_Overhead

　　7)如何在Linux環(huán)境下編DSP的匯編或線性匯編程序?

　　在Codec Engine安裝路徑下/packages/config.bld文件里

　　var C6?P = xdc.useModule(‘ti.targets.C6?P’);

　　之后添加：

　　C6?P.extensions[“.sa”] = {

　　suf: “.sa”, typ: “asm:-fl”

　　}

　　或

　　C6?P.extensions[“.asm”] = {

　　suf: “.asm”, typ: “asm:-fa”

　　}

　　8)DSP側(cè)如何統(tǒng)計(jì)具體函數(shù)運(yùn)行時(shí)間?