开发DSP硬件驱动程序的一种方法.pdf

DSP（数字信号处理器）是一种特殊的微处理器，它在执行数学运算，尤其是乘法和累加运算方面要比普通的微处理器更快，更适合处理数字信号。在开发DSP相关的硬件驱动程序时，为了提高程序的可移植性和通用性，通常需要采用一种分层的驱动程序开发模式。 本文介绍了一种基于德州仪器（Texas Instruments，简称TI）公司的DSP芯片开发片内及片外硬件外设驱动程序的方法。传统的DSP程序开发往往将硬件相关的程序和应用算法紧密结合在一起，这不仅限制了软件的可移植性，也增加了软件的维护难度。为解决这个问题，本文提出了一种新的开发模式，即通过硬件驱动程序的开发模式来改善上述问题。 在德州仪器公司提供的集成开发环境Code Composer Studio（CCS）中，集成了实时操作系统DSP/BIOS。DSP/BIOS通过IOM（I/O Mini-driver）模式将硬件驱动程序封装成函数库的形式，从而使得应用程序可以通过标准的API函数库与底层硬件设备进行交互，而无需关心硬件的具体操作细节。 IOM模式将硬件驱动程序分为两个层次：“类”驱动程序和“迷你”驱动程序。其中，“类”驱动程序负责管理缓冲区，并通过标准的API与应用程序交互，与设备硬件无关。而“迷你”驱动程序则包含实际的硬件相关代码，用于执行具体的操作，如读写操作等。IOM通过定义统一的接口标准，如I/O数据包（IOM_Packet）和功能函数包（IOMFxns），来协调“类”驱动程序和“迷你”驱动程序之间的通信。 在“类”驱动程序中，根据数据输入输出的不同处理方式，主要分为三种类型的驱动程序：“流输入输出型”（SIO）、“管道型”（PIP）和“通用输入输出型”（GIO）。SIO负责创建通道，管理数据流的输入输出，并同步信号；PIP负责创建管道和管理数据管道的输入输出，并同步信号；GIO则提供一种通用的输入输出接口，直接与“迷你”驱动程序通信。 “迷你”驱动程序是驱动程序开发的重点，它通过创建统一接口标准的功能函数包来响应应用程序的调用。这些功能函数包括设备与“迷你”驱动程序的绑定、设备通道的创建与删除、设备通道控制以及数据包的提交等操作。应用程序通过DIO适配模块、PIO适配模块或GIO“类”驱动调用“迷你”驱动程序来控制底层硬件设备。 为了更具体地说明如何使用这种模式，文章举例介绍了基于C5000DSP系列的McBSP（多通道缓冲串口）和DMA（直接内存访问）硬件驱动程序的开发。McBSP是用于与外部设备进行数据交换的一种接口，而DMA则允许硬件设备在不占用CPU的情况下直接读写内存，这样可以提高系统的效率。 通过创建和配置硬件设备驱动模块为IOM模式，开发者可以在DSP/BIOS的图形化界面(GUI)中方便地完成硬件设备驱动程序的开发和调试。这种模式的实现大大提高了DSP硬件驱动程序开发的效率和灵活性，同时使得驱动程序更加易于维护和移植。 本文所述的基于DSP/BIOS的IOM硬件驱动程序开发模式，为DSP硬件驱动程序的开发提供了一种新的思路和方法，使得开发者能够在保持驱动程序与硬件平台紧密联系的同时，也保证了程序的高可移植性和可维护性。这对于快速响应市场变化，缩短产品开发周期，降低研发成本具有重要的意义。