Davinci DM6446 Codec Engine双核通信环境的搭建

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。