用RTDX實現數據的實時雙向傳輸

2004年8月A版

摘   要：講述實時數據傳輸(RTDX)的使用，描述一個用RTDX雙向傳遞大量多媒體數據的實現方法。該方法可以方便的應用于其他TI DSP的系統設計中。

關鍵詞：TI DSP；RTDX

引言

　　TI DSP在數字電路中作為信號處理、電路控制的核心設備，廣泛應用于各個行業。在TI DSP系統設計階段，實時數據交換(RTDX)提供了一種目標板和主機之間的雙向實時數據傳輸的方法。它可以應用于大量數據的雙向傳輸，例如應用在多媒體數據進行仿真處理中。但是由于它的實現難度較大以及不處于系統設計的核心位置，所以沒有得到廣泛使用。本文的目的是向讀者描述一種RTDX的具體實現。

RTDX的使用方法

　　RTDX提供了目標板與主機之間的實時數據通信。當系統使用該功能時，DSP上駐留一個小的RTDX片上軟件庫，片上程序通過調用這個軟件庫的API實現JTAG與主機之間的數據傳輸。與DSP目標板相連的主機上也存在一個相應的RTDX主機端軟件庫，客戶編寫的主機端程序通過對象嵌入，實現DSP目標板的實時數據分析，以及向目標板提供新的數據。

　　在編寫DSP的軟件上，RTDX的使用方式和C語言文件的IO操作非常相似，如圖1、2所示，在實現數據由DSP到主機的過程中，首先聲明一個RTDX輸出通道，然后對該通道進行操作，最后查詢狀態，看數據是否被發送出去；而從主機端到DSP端的數據傳輸過程中，則聲明一個RTDX輸入通道，然后讀取該通道上的數據。

　　在主機端，TI 提供的RTDX庫使用了微軟公司的COM技術，數據的傳輸過程分別如圖3、圖4所示。

用RTDX實現多媒體數據的

雙向傳輸

　　多媒體數據原始信息往往擁有極大的數據量，DSP在多媒體數據處理中的應用主要是壓縮和解壓縮，但由于DSP自身的限制，它沒有大量的空間存儲多媒體數據，即便這些數據是已經被壓縮過的。在系統的調試階段，如何單獨測試DSP的編碼效率呢？一種可行的解決辦法就是借用DSP目標板相連的主機空間，用RTDX把原始數據傳遞給DSP，DSP對數據處理后再通過RTDX傳回主機。

系統的整體構架

　　由于DSP片上存儲空間有限， TI對RTDX一次在主機和目標DSP之間傳輸的數據長度做了限制，此值不應該超過253個字長為16bit的數據，如果一次傳輸的數據量超過253，則要對數據分片傳遞。本應用中每次傳遞的數據遠遠大于253，所以主機端和目標板都定義了分片長度RTDXBLOCK，RTDXBLOCK=200。傳輸時兩邊同時進行相反的工作，目標板寫數據的時候主機等著讀數據，主機寫數據的時候目標板進行相反的操作。每傳輸RTDXBLOCK大小的數據，兩者的工作進行交換。分段傳遞數據還帶來了很多好處，它可以方便主機與目標板之間的同步，每次數據的發出也是對上一次收到數據的應答；RTDX的特性是讀一個字節，寫一個字節，讀寫采用相同大小段節省了將近一半的時間；inbuffer與outbuffer可以指向相同的地址，又節省了一些內存。

　　采用相同大小的段傳輸數據還有一些細節問題要考慮，目標板的第一次操作是否應該先是寫出？以便空出地方來接收下一次被處理的數據。由于每次傳輸數據總量的不對稱性，大部分情況下是輸入的數據比輸出的數據多，目標板先寫出數據會多占用一次傳輸的時間。另一個問題就是數據總量的不對稱性，總是主機或目標板先寫完數據，只剩下某一種操作，這部分時間沒有辦法節省。

　　對于數據傳遞過程中可能傳送的一些命令字如，跳過當前幀、程序終止等。做了這樣的考慮，由主機和目標板主程序來填寫和解釋這些命令字，命令字不單獨傳輸，本應用中放在inbufferoutbuffer的第0個位置，與下一塊數據同時傳送。另外，本應用中inbuffer與outbuffer的第1個位置存放的是數據段的實際長度，常用于向主機端指示壓縮后數據的實際長度，以便用于不定長壓縮方式的數據輸出。inbuffer/outbuffer的實際數據的起始位置是可以根據應用自定義的。傳輸程序不負責這些問題，只管從buffer的第一個字節開始傳輸數據。

軟件設計

　　DSP片上實現了一次數據輸入輸出的函數dataIO，它采用C語言編寫，返回值1表示運行過程均正常。有4個參數，分別是輸出Buffer起始位置，輸出Buffer的大小，輸入Buffer的起始位置，輸入Buffer的大小。使用時，在主函數中使用兩個RTDX宏聲明：RTDX_CreateOutput Channel(ochan)，RTDX_CreateInput Channel(ichan)，然后可以直接調用dataIO進行數據傳輸，dataIO會在第一次運行中自動初始化環境。如圖7所示。dataIO函數經過簡單的修改甚至不修改即可以適用于不同的環境。

　　主機端的RTDX過程使用C++實現，因為程序的主要目的就是向目標板傳遞數據和取得數據，所以直接在主程序中作了一個大的循環，同目標板一樣用了4個參數：inbuffer，outbuffer，inbufferlength，outbufferleng。執行時，主程序首先被阻塞，不停的試圖從目標板讀取經過壓縮的數據，直到目標板DSP把壓縮好的數據放到輸出通道上。得到數據后，主程序把這些數據存放在本地文件中，然后把要壓縮的數據寫到輸入通道上傳遞給DSP。這樣反復執行直到傳輸雙方中的一方表示傳輸終止。

執行過程

　　首先把程序寫入目標板DSP中，然后在DSP集成開發環境CCS的tools菜單中選擇RTDX，啟用輸入通道和輸出通道。先后運行DSP程序和主機端程序即可實現數據的雙向傳輸。因為兩邊都使用了阻塞機制，所以程序運行的先后順序無所謂。

結語

　　本應用實現了如下功能：主機端把44.1KHz，16bit采樣的音頻數據傳遞到DSP內存中，每次傳遞1152個數據。DSP對這些數據進行Mp3格式的壓縮，壓縮后的數據長度不確定，最后DSP把這些數據傳回主機端，然后等待下一次傳輸開始。實現基于DSK5416，用CCS2.0作為DSP綜合開發環境。主機端程序用MS VC6.0編譯。

　　這種RTDX的實現方法用于2003年德州儀器公司數字信號處理大學挑戰賽決賽項目“使用TMS320C547X實現多媒體數據在TCP/IP網絡傳輸”的設計中，該項目最終獲得大賽三等獎。

參考文獻：

1. 彭啟琮,‘TMS320C54x 實用教程’ ,電子科技大學出版社,1999

2. 張雄偉、陳亮、徐光輝，‘DSP集成開發與應用實例’，電子工業出版社，2002

RTDX_CreateOutputChannel( ochan );              //創建一個輸出通道，該操作為宏操作

...   

TARGET_INITIALIZE();

RTDX_enableOutput( &ochan );                //初始化目標板以及通道使能

...

status = RTDX_write( &ochan, outp , RTDXBLOCK );  

//發送outp指針所指數據到輸出通道，數據長度由RTDXBLOCK指定，返回實際發送的數據長度*

*:數據長度指類型為發送數據類型轉換為16位無符號所占長度，outp的數據類型也應為16位無符號數。

圖1  目標板向主機輸出數據

RTDX_CreateInputChannel( ochan );           //創建一個輸入通道，該操作為宏操作

...   

TARGET_INITIALIZE();

RTDX_enableInput( &ochan );                     //初始化目標板以及通道使能

...

status = RTDX_read( &ichan, inp, RTDXBLOCK )

//發送inp指針所指數據到輸出通道，數據長度由RTDXBLOCK指定，返回實際接收的數據長度*

*:數據長度指類型為發送數據類型轉換為16位無符號所占長度，inp的數據類型也應為16位無符號數。

圖2   目標板從主機端獲取數據

hr = rtdx_in.CreateInstance( __uuidof(RTDXINTLib::RtdxExp) ); //創建rtdx實例

status = rtdx_in->Open( "ichan", "W" );              //創建ichan ，以便向目標板輸入數據*

status = rtdx_in->Write( sa, &bufferstate);       //把安全數組sa**中的數據寫入目標板

status = rtdx_in->Close();    //關閉輸入通道

*:讀寫狀態標志"W"應該大寫，否則會帶來不可預知的錯誤。

**:在寫入數據時，應該把要寫入的數據放在一個安全數組中。然后調用Write。

圖3  主機端向目標板傳輸數據

hr = rtdx_out.CreateInstance( __uuidof(RTDXINTLib::RtdxExp) ); //創建rtdx實例

status = rtdx_out->Open( "ochan", "R" );       //創建ochan ，以便從目標板獲取數據

status = rtdx_out->ReadSAI2( &sb );              //把目標板上的數據寫入安全數組sb*,**

status = rtdx_out->Close();  //關閉輸出通道

*:從目標板讀取的數據首先被放在安全數組中，然后由使用者讀出。

**:可以根據目標板的數據格式，通過調用ReadSAI1，ReadSAI2，ReadSAI4，讀取所占字節數不同的數據。例如讀取占用4個8位字節的word類型數據，應該使用ReadSAI4。

圖4  主機端從目標板獲取數據

圖5  輸入輸出Buffer的數據格式

圖6  主機端與目標板的數據傳輸過程圖

int dataIO(unsigned int * inbuffer,

                 unsigned int * outbuffer,

                 int inbuffer_length,

                 int outbuffer_length)；

int main()

{     unsigned int inbuffer[FLUSH+2];

       unsigned int outbuffer[FRAME+2];

       while(1)

       {

              if （dataIO(inbuffer,outbuffer,FLUSH+2,FRAME+2)!=1）

return;

              encode();/*進行數據處理*/

       }

}

圖7  經過封裝的RTDX函數