Davinci DM6446 Codec Engine双核通信环境的搭建

Davinci DM6446 Codec Engine双核通信环境的搭建

2010-05-31 00:45:54

标签：DAVINCIEngineCodec休闲双核通信

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根据前几篇文章，一个DM6446的系统已经架构完成。但是有很多人都喜欢TI的机制，毕竟双核软件开发对很多工程师来说是非常麻烦的事情，既然TI提供开发套件和开发包，那么直接做OEM就可以了，底层的东西不需要关心很多，所以我们在这里开始讨论双核通信机制（包含DSP SERVER）。特别是TI提供H.264、JPEG、MPEG4、G711等算法调用例子，让很多系统集成工程师看到项目的希望。网上有很多朋友都介绍DVSDK1.0的Codec和DSP SERVER，他们都写得不错，本篇部分内容介绍也借鉴他们的，在此基础上重点介绍dvsdk_2_00_00_22，毕竟TI的dvsdk原理几乎都一样。TI有几个文档：sprued5.pdf、sprued6.pdf、sprue67.pdf和spruec8b.pdf，都是学习Codec Engine的不错资料。

 

一、dvsdk_2_00_00_22介绍

在我们讨论TI Codec Engine原理之前，先检查大家安装的dvsdk_2_00_00_22，看看还有什么没有安装的，见下图。先让大家有个感性的认识，否则先讲Codec Engine原理的话，估计有不少人还没看完就兴致消失了。dvsdk_2_00_00_22是基于TI EVM的硬件平台的，有些朋友自己设计独创的DM6446板子，要利用TI Codec Engine，就需要做很多移植工作，这是经验之谈。本人在《TI Davinci DM6446开发攻略——开发环境搭建》里，也介绍一些基本软件包的安装，本人这里多装了一个低版本的c6x code generation tools，其实用dvsdk_2_00_00_22自带的cg6x_6_0_23就可以了。dsplink-1_61_03-prebuilt_bk是因为本人要编译dsplink-1_61_03-prebuilt，所以备份一下，防止出问题，其他dvsdk_2_00_00_22的软件包（codec_engine_2_23_01、dvsdk_demos_2_00_00_07，等等）都有原始备份，毕竟本人不是牛人，这些东西开始时不是非常熟悉，所以改动前都要备份一下，以便以后出问题进行比较和还原。根据TI dvsdk_2_00_00_22的Codec Engine要求，local_power_manager_1_23_01是要安装的，有些例子就需要这里边的lpm_dm6446.ko和ocvc_dm6446.ko。这些都可以通过TI的网站上下载（一个网友说得好：内事不决问老婆，项目不决问google！）。

dvsdk_2_00_00_22里每个软件包和工具包内都有文档介绍说明，见 dm6446_2_00_00_22_release_notes.html的介绍（懒得连文档都不愿看的人或急功近利直接拿来的人，进步是不大的，除非是天才。中国有很多有天才资质的人，但在中国是不会出现天才的，所以，好好看文档吧，呵呵。），而Rules.make是一个很重要的文件，见《开发环境搭建》里有介绍。其中：

bios_5_33_06：是TI的DSP实时操作系统，本人下载比较新的版本。和C6x Code Generation Tools一样，这里的DSP/BIOS也是Linux环境下的版本。DSP系统工程师需要了解这个操作系统。

cg6x_6_0_23：这个是dsp的交叉编译链，即在linux下生成可以在c64系列dsp上运行的程序；

codec_engine_2_23_01：是TI机制的重点所在，实现ARM和DSP或协处理器的协同工作，以它为基础进行算法等开发。开发codec_engine_2_23_01前，如果你不是公认的牛人，请生成自己的Codec Engine例子的目录——<CE_EXAMPLES_INSTALL_DIR>，e.g./usr/work/examples，就是把codec_engine_2_23_01/ examples给COPY到你的工作目录，备份一下。

dm6446_dvsdk_combos_2_05：Codecs for both encoding and decoding H.264 and decoding MPEG2。玩H264的朋友就应该知道这个文件包的价值。

dmai_1_20_00_06：里边有Capture，Disaplay，V4L2等内核驱动接口，encode，ecode，encodedecode这些例子调用这些驱动接口。

dvsdk_demos_2_00_00_07：里边有encode，ecode，encodedecode的应用例子；

dvtb_4_00_08：这是一个在ARM端运行，基于脚本语言的测试codec的应用程序。用户不需要写任何C代码就可以处理Linux I/O, codec API以及一些与线程有关的问题;

dsplink-1_61_03-prebuilt：是实现ARM和DSP之间通信的底层软件，Codec Engine就是建立在这个底层软件之上。编译出来的dsplinkko.ko是Codec EngineE基本元素之一。

edma3_lld_1_05_00：里边包括EDMA3的低层驱动；

framework_components_2_23_01：是TI提供的一个软件模块，负责DSP侧的memory 和DMA资源管理。因此，DSP算法工程师需要了解这个软件模块。

linuxutils_2_23_01：里边有cmem.ko，这个也是Codec Engine基本元素之一。

local_power_manager_1_23_01：里边有lpm_dm6446.ko和ocvc_dm6446.ko，这个ko有些DM6446的例子是没有用到。但在OMAP的芯片中，DVSDK3.0基本上用到这个元素。

PSP_02_00_00_140：里边包括TI提供的FLASH TOOL，UBL的BIN文件，UBOOT-1.2.0等源代码，audio,ccdc，gpio，V4L2的例子源代码。

xdais_6_23：是一个标准，它定义了TI DSP算法接口的标准。这样大大提高了DSP算法软件的通用性。DSP算法工程师要写出能被ARM通过Codec Engine调用的算法，必须保证自己的算法接口符合这个标准。因此，DSP算法工程师也必须了解这个软件模块。

xdctools_3_10_03：XDC Tools和gmake类似，是用来编译和打包的工具，能够创建实时软件组件包RTSC(Real Time Software Component).与其他编译工具一样，它能根据源文件和库文件编译生成可执行文件。不同的是它能够自动的进行性能优化和版本控制。XDC还能够根据所提供的配置脚本语言产生代码，这一特性在编译如编解码器、服务器和引擎等可执行程序时尤为重要。XDC根据用户定义的一套build指令，通过调用用户指定的ARM 工具链（Tool Chain）和DSP编译器（C6x Code Generation Tools ）build出ARM侧和DSP侧的可执行文件。可以先不必细究这个工具，只需通过编Codec Engine的例子，就知道如何设置build指令就可以了。有关XDC的用法，下面这段是参考一个网友的，本人放到这里，让大家更好去理解XDC。

XDC的调用语法格式： XDC <target files> <XDCPATH> <XDCBUILDCFG>
target files: 指编译产生的目标文件。可以通过命令脚本来指定要产生哪些目标文件;
XDCPTH:       编译时所要查找的目录;
XDCBUILDCFG: 由"config.bld"文件指定，包含了与平台有关的编译指令。后面细说。
以上命令模式可能在参数过多是很复杂，通常把它写成shell脚本来运行。

与XDC相关的三个配置文件：package.xdc: 主要包含与包package有关的信息：依赖信息、模块信息、版本信息。由自己提供。package.bld: 主要作用是定义一个包应该如何被编译。文件内容用Javascript来描述。其中包含目标平台集的定义[MVArm9,Linux86]、编译版本的定义[release]、确定源文件集、生成的可执行文件信息等等。这两个文件都是在server目录下，可见每个codec都有自己的package信息描述文件，然后XDC根据再依之生成一个package包。config.bld: 这个文件处在codec_engine_##目录下，为各个codec所共有，它主要定义了与平台有关的特性，包含如下几部分：DSP Target、Arm Target、Linux Host Target、Build Targets、Pkg.attrs.Profile、Pkg.lib等具体信息。通常都是基于TI提供的模板对这三个配置文件做修改。

   其实说这么多的xdais和XDC，我们先不用一下子就理解很透彻，TI提供的软件包example和工具包都帮我们设置好的，我们要做的就是修改makefile,Rules.make,xdcpaths.mak，user.bld的工作。上面介绍的软件包工具包是开发Codec Engine必不可少的元素，如果要深入学习，得好好看sprued5.pdf、sprued6.pdf、sprue67.pdf和spruec8b.pdf。

 

二、TI DAVINCI软件架构原理介绍

软件架构分为应用层、信号处理层和I/O层三部分，TI提供的达芬奇参考软件框架就是基于这样的结构，如下图。Davinci的应用工程师可以在系统的用户空间在系统功能性上添加和发挥自己的特色。信号处理层通常都运行在DSP一侧负责信号处理，包括音视频编解码算法、Codec Engine、DSP的实时操作系统DSP/BIOS及和ARM通信的模块。I/O层就是我们通常所说的驱动，是针对Davinci外设模块的驱动程序。在DAVINCI系统中，Davinci的ARM是HOST，负责操作系统应用，DSP是协处理器，负责运行音频视频codec算法处理，ARM通过TI的Codec Engine机制调用DSP侧的codec。

 

 

 

其中应用层通过Codec Engine的VISA(Video, Image, Speech, Audio)API来调用DSP侧的算法，通过EPSI(Easy Peripheral Software Interface)API来访问和操作Davinci的外设。这三个部分通常对应三个Davinci软件开发小组。当然还需要一个系统集成工程师把这三个部分集成起来，不过VISA API和EPSI API的存在已经大大简化了集成工作的复杂程度。Codec Engine是连接ARM和DSP或协处理器的桥梁，是介于应用层（ARM侧的应用程序）和信号处理层（DSP侧的算法）之间的软件模块。ARM应用程序调用Codec Engine的VISA （Video, Image, Speech, Audio）API，如下图中VIDENC_process(a, b, c )。Codec Engine的stub（ARM侧）会把参数a, b, c以及要调用DSP侧process这个信息打包，通过消息队列（message queue）传递到DSP。Codec Engine的skeleton（DSP侧）会解开这个参数包，把参数a, b, c转换成DSP侧对应的参数x, y, z（比如ARM侧传递的是虚拟地址，而DSP只能认物理地址），DSP侧的server（优先级较低，负责和ARM通信的任务）会根据process这一信息创建一个DSP侧的process(x, y, x)任务最终实现VIDENC_process(a, b, c)的操作。

 

 

 

 

 

要真正了解DM6446软件架构，先从自己所处的角色说起，本人认为，开发DM6446软件一般分为：双核系统集成工程师、ARM应用程序工程师、DSP算法工程师和DSP系统工程师。牛的人一般都兼职四个角色！

ARM应用程序工程师：应用层开发设计

DSP算法工程师:DSP算法设计

DSP系统工程师：集成算法LIB和DSP/BIOS的DSP Server设计；

双核系统集成工程师：UBL、UBOOT、LINUX内核、根文件系统、设备驱动程序设计、总体系统集成。

每个角色的具体分工，可以看看sprue67.pdf。以下是一个网友提供的资料，如图下图所示，DaVinci的软件开发通常需要四个步骤(本文以codec运行在DSP为例)：

 

 

 

软件系统分为应用层、信号处理层和I/O层三部分，达芬奇软件开发通常需要以上四个步骤。

 

第一步，DSP算法工程师需要基于DSP利用CCS开发自己的音视频编解码算法，编译生成一个编解码算法的库文件*.lib(等同于Linux环境下的 *.a64P，直接在Linux环境下修改文件后缀名即可)。如果要通过Codec Engine调用这个库文件中的算法函数，那么这些算法实现需要符合xDM(xDAIS(eXpress DSP Algorithm Interface Standard) for Digital Media)标准；Codec Engine机制下不符合xDM标准的算法实现需要创建算法自己的Stub和Skeleton(具体请参考spraae7.pdf)。

第二步，生成一个在DSP上运行的可执行程序*.x64P(即.out文件)，也就是DSP Server。

第三步，根据DSP Server的名字及其中包含的具体的音视频编解码算法创建Codec Engine的配置文件*.cfg。这个文件定义Engine的不同配置，包括Engine的名字、每个Engine里包括的codecs及每个 codec运行在ARM还是DSP侧等等(具体说明，请参考sprue67.pdf的第5章Integrating an Engine)。

 最后，应用工程师收到不同的codec包、DSP Server和Engine配置文件*.cfg，把自己的应用程序通过编译、链接，最终生成ARM侧可执行文件。

 

三、利用Codec Engine进行自己的项目

如何利用Codec engine进行自己的项目呢？例子——TI提供的例子，会让你省掉很多复杂的过程，例子先给你个感性的认识，以后用多了，慢慢你就会了解xDAIS、xDM标准和XDC TOOL，xDM只是xDAIS的扩展。你要做的是修改相应工具包、软件包里的makefile,Rules.make,xdcpaths.mak，user.bld，config.bld等等。我们就拿dvsdk_2_00_00_22\dvsdk_demos_2_00_00_07\dm6446\encodedecode说事，因为这个例子调用H.264的codec。

首先确保以下关键元素可以编译通过：

dvsdk_2_00_00_22\codec_engine_2_23_01\examples

dvsdk_2_00_00_22\dm6446_dvsdk_combos_2_05

dvsdk_2_00_00_22\dmai_1_20_00_06

dvsdk_2_00_00_22\dsplink-1_61_03-prebuilt

dvsdk_2_00_00_22\dvsdk_demos_2_00_00_07\dm6446

dvsdk_2_00_00_22\linuxutils_2_23_01\packages\ti\sdo\linuxutils\cmem

 

编译通不过的原因就是相关的makefile, Rules.make, xdcpaths.mak，user.bld没有修改好。请参考各个软件包的文档，比如dvsdk_2_00_00_22/codec_engine_2_23_01/examples/build_instructions.html等，怎么编译，是使用make，gmake还是xdc设置，文档都有介绍，如果要在这里都列出来，那太耗时间了。我们重点讲一下上面软件包的之间的关系，让大家进一步了解Codec Engine。dvsdk_2_00_00_22\dsplink-1_61_03-prebuilt里可以生产dsplinkko.ko，dvsdk_2_00_00_22\linuxutils_2_23_01\packages\ti\sdo\linuxutils\cmem里产生cmem.ko。dsplinkko.ko,cmem.ko这些在开发包里有，由于这些驱动编译时使用的内核和你的内核不一致，所以在目标板子上运行encodedecode的例子时，insmod会出错，你要以你的内核为准，重新编译这些驱动。encodedecode的例子会用到dm6446_dvsdk_combos_2_05里DSP Server的loopbackCombo.x64P，而这些codec 和 server就是建立在codec_engine_2_23_01的基础上的。encodedecode的例子调用linux内核驱动，是通过dmai_1_20_00_06。这样分析，大家应该对dvsdk_2_00_00_22有个比较全面的认识了，很多工作可以进行了。经过一段时间看文档和实际摸索，终于调通TI CODEC ENGINE，这样就轻易调用h.264，g711音频的算法，在我们帮客户设计的硬件平台上，我们成功的帮组客户实现TI 机制开发要求，这样客户基本上不用花太多时间就可以设计出自己的产品，加快产品上市时间。有关Codec Engine包括DSP Server，本文先介绍DAVINCI的双核通信机制，有关DSP Server的搭建，本人打算参考一个网友的文章，因为他写得很不错，他在dvsdk_1.0上介绍的，本人针对dvsdk_2.0 对DSP Server的原理再添加点内容。

本人写文章，目的主要是给大家介绍开发方法，动手的还得大家自己去做，这样你个人能力才会有质的飞跃，一上来就加本人博客公告里的QQ，要这要那，本人觉得是一种很肤浅的行为。本人一再声明，QQ是谈生意和项目合作、技术支持的，是为客户服务的。写技术文章，就是培养一种技术氛围。技术氛围是一个很广泛的东西，没有这种良好氛围，科技就会发展很慢，浮躁急功近利的氛围，只有被动挨打，任人宰割。任何科技发明，科技创新，都需要良好的技术氛围。学习别人先进的东西，总会没错的，否则浮躁急功近利，只会变成实实在在的机器工人，而不是有思维、有创造力的人。

本文出自 “集成系统-踏上文明的征程” 博客，请务必保留此出处