引 言
隨著DSP芯片類型的增多和技術(shù)的不斷提高,，DSP向著多功能、高性能,、低功耗方向發(fā)展,，DSP硬件技術(shù)的更新速度也不斷加快，然而相關(guān)軟件技術(shù)的開發(fā)卻遠遠落后于硬件的開發(fā),。TMS320 DSP算法參考框架(Reference Framework,，RF)的提出就是為了應(yīng)對這個難題,。RF為一種使用DSP／BIOS內(nèi)核和TMS320 DSP算法標準的通用初始化代碼，用戶可以通過使用并修改該通用代碼使之符合eXpressDSP標準,，以實現(xiàn)特定的應(yīng)用,。按復(fù)雜程度，從用于產(chǎn)生緊縮用戶系統(tǒng)的RFl,，到可提供多算法多通道和不同運行級別的RF5等,，參考框架分為多個等級，但目前應(yīng)用最廣泛的為RFl,、RF3和RF5,。所有的參考框架都是應(yīng)用程序可屏蔽的，每個參考框架可以適用于多種應(yīng)用程序,，包括音頻,、視頻、網(wǎng)絡(luò)通信等,。
實際上,，參考框架是應(yīng)用程序的藍本。目前,，存儲器管理策略,、線程模型和通道封裝是開發(fā)者用于構(gòu)建系統(tǒng)的主要通用框架單元。把這些工作移交給參考框架來做,，開發(fā)者可以專注于自身系統(tǒng)的需求,。開發(fā)者可以在參考框架的上層來構(gòu)建自己的應(yīng)用程序，而不用擔(dān)心下層模塊的穩(wěn)健性和對目標應(yīng)用程序特性的適應(yīng)性,。參考框架包含了很多已設(shè)計成型并且可重用的C語言源代碼,。當(dāng)然，參考框架也提供了一些其他的調(diào)整入口點,，以供應(yīng)用程序做調(diào)整,。參考框架的結(jié)構(gòu)如圖1所示。左側(cè)的方框是可提供的框架成員,。對于每一個成員,，都有入口點，可用于改變相應(yīng)的應(yīng)用程序,。右側(cè)的方框與左側(cè)的方框相對應(yīng),，描述了相應(yīng)框架所能做的改變，包括應(yīng)用行為改變,、算法替代,、驅(qū)動改變和硬件改變。
1 RF5框架
RF5適用于含有多通道和多算法結(jié)構(gòu)的高密集度應(yīng)用程序,。與低等級參考框架不同,，RF5使用線程(任務(wù)TSK)阻塞,，可用于包含線程間有復(fù)雜依賴關(guān)系的應(yīng)用程序。另外,，RF5還具有可變的通道管理,、基于任務(wù)TSK的應(yīng)用程序、高效的任務(wù)間通信,，以及結(jié)構(gòu)化的線程安全控制機制,，且易于替換I／O驅(qū)動設(shè)備和易于調(diào)試。
參考框架最重要的要求就是保證易于與用戶硬件接口,。每一個參考架構(gòu)均被打包成基于TI DSP開發(fā)工具包或其他板卡的完整的應(yīng)用程序,。針對每一個板卡，可以提供不同等級的參考框架,。對應(yīng)用軟件進行調(diào)整以適合參考框架,，主要有3個基本要求：調(diào)整算法單元和改變通道數(shù)量；調(diào)整應(yīng)用程序以使其適應(yīng)硬件系統(tǒng),；改變驅(qū)動以利于運行終端硬件,。RF5提供了一個通道基礎(chǔ)框架，使其很容易就可以封裝XDAIS算法,。通過這一封裝,，應(yīng)用程序設(shè)計者可以很容易地使應(yīng)用程序囊括大量的通道和算
法單元。參考框架RF5模塊的拓撲結(jié)構(gòu)如圖2所示,。
1．1 RF5數(shù)據(jù)處理
RF5共有4個基本的數(shù)據(jù)處理部件：任務(wù)(task),、通道(channel)、單元(cell)和標準算法(XDAIS algorithm),。它們之間的關(guān)系如圖3所示。
通常,，一個任務(wù)中可以包括一個或多個通道,，每個通道中可以包括一個或多個單元，而每個單元中則封裝有一個XDAIS算法,。單元封裝XDAIS算法的作用在于：提供算法與外部世界的一個標準接口,，每個單元執(zhí)行一個簡單的ICELL接口，通過該接口執(zhí)行算法,。利用通道可以按序執(zhí)行多個單元,，在典型應(yīng)用中，多個通道可能包含一套執(zhí)行功能相同的單元序列,。利用任務(wù)可以同時處理一個或多個通道,，其目的在于組織任務(wù)間的數(shù)據(jù)通信和設(shè)備驅(qū)動會話等。與通道不同的是,，任務(wù)有具體的執(zhí)行代碼,，并需要用戶自己編寫,。該部分代碼通常是從外界接收數(shù)據(jù)、控制通道執(zhí)行等,。每個任務(wù)總是反復(fù)執(zhí)行自己的代碼,，完成檢查控制信息、獲得數(shù)據(jù),、執(zhí)行通道,、發(fā)送數(shù)據(jù)等操作。
1．2 RF5中數(shù)據(jù)通信
RF5中的數(shù)據(jù)通信包括task級通信和cell級通信,。其通信機理為使用結(jié)構(gòu)體進行信息傳遞,，而非通過全局變量傳輸處理數(shù)據(jù)。
1．2．1 task級通信
任務(wù)級通信主要用到了SCOM消息隊列和郵箱(MBX),。
(1)SCOM
SCOM消息是用戶定義的一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),，用于任務(wù)之間交換信息。為實現(xiàn)信息傳遞,，某個任務(wù)申請一定大小的數(shù)據(jù)緩沖區(qū),，以供其他任務(wù)讀／寫數(shù)據(jù)。每個任務(wù)需要知道其他任務(wù)的緩沖區(qū)位置,，并阻止多個任務(wù)同時訪問自己的緩沖區(qū),。為保證這些功能，利用SCOM消息作為緩沖區(qū)描述器,，并將其在任務(wù)之間傳遞,。因此，SCOM消息相當(dāng)于其所描述緩沖區(qū)的一個令牌,，擁有該消息(令牌)的任務(wù)可以讀／寫對應(yīng)的緩沖區(qū),。當(dāng)完成讀／寫操作后，消息將傳遞給另一個任務(wù),，如圖4所示,。
(2)郵 箱
在RF5中，任務(wù)通過郵箱(MBX)接收來自其他任務(wù)的控制消息,。以TI公司提供的JPEG_loopback例程為例,，來自用戶視頻端的圖像質(zhì)量參數(shù)可通過全局變量傳遞到控制任務(wù)中。若該參數(shù)有所改變,，則控制任務(wù)將改變值寫入一個郵箱中,，圖像處理任務(wù)每500個時鐘周期檢查一次郵箱，并從郵箱中取出圖像質(zhì)量參數(shù)的改變值,，然后進行相關(guān)處理,。
1．2．2 cell級通信
cell級通信同樣基于數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，且存在一個內(nèi)部cell通信對象(ICC對象)，用于對緩沖區(qū)的描述,。每個cell的輸入,、輸出隊列均指向該ICC對象。圖5為3個cell通信的結(jié)構(gòu)圖,。
通道中有3個cell和5個ICC對象,。cell X從任務(wù)中讀取其數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后,，將其輸出發(fā)送到另外的2個緩沖區(qū)中(Bur2和Bur3),；緩沖區(qū)Bur2供cell Y讀取,；Bur3供cell Z讀取,，同時cell Z也讀取cell Y的輸出。最后,，任務(wù)讀取cell Z的輸出,。
2 視頻處理應(yīng)用
基于RF5參考框架的通用視頻處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖6所示。整個DSP上的系統(tǒng)由4個任務(wù)線程組成,。TSK_Input線程完成從視頻輸入端口讀數(shù)據(jù),，TSK_Output線程完成向視頻輸出端口寫數(shù)據(jù)，TSK_Process線程完成視頻流中數(shù)據(jù)的處理,，三者之間靠SCOM消息隊列進行同步和消息傳遞,。TSK_Process線程中包含一個數(shù)據(jù)處理通道，該通道中包含一個cell對象,，由該對象加載和運行封裝的視頻處理算法,。視頻處理控制算法可以放在TSK_Control線程中運行，也可以合并在視頻處理算法中,。TSK_Control線程與TSK_Process線程之間通過消息信箱完成信息傳遞,。
實現(xiàn)不同任務(wù)之間的通信時，采用SCOM消息隊列,。用RF5的SCOM機制實現(xiàn)TSK_Input與TSK_Process之間通信的主要程序如下：
結(jié) 語
RF5是一個擴展性很強的軟件參考框架,，其設(shè)計目的是讓開發(fā)人員避開復(fù)雜的底層設(shè)計，創(chuàng)建基于多通道下復(fù)雜算法的應(yīng)用程序,。
采用RF5所帶來的好處是：系統(tǒng)的模塊化功能比較強，系統(tǒng)功能的組合比較方便,，通過修改設(shè)備驅(qū)動程序就可以直接運行到同類型的其他硬件平臺上,；通過調(diào)整數(shù)據(jù)處理通道的數(shù)量和通道中算法的數(shù)量、種類及排列順序,，可以實現(xiàn)多種不同的系統(tǒng)功能,，配置非常靈活。因此該結(jié)構(gòu)具有很好的通用性，可以直接在其他視頻,、圖像的產(chǎn)品項目中使用,。
