Интерфейс PPI процессора Blackfin [1] это полудуплексный, двунаправленный порт обмена параллельными данными. Он может передавать в любом направлении за одну операцию до 16 бит данных, и позволяет реализовать подключение к таким устройствам, как параллельные АЦП (ADC), ЦАП (DAC), кодировщики и декодеры видео.

Драйвер устройства PPI не работает напрямую под управлением прерываний, вместо этого используется служба прямого доступа к памяти (Direct Memory Access, DMA), которая в свою очередь использует прерывания.

Драйвер устройства PPI тестировался на платах разработчика (EZ-Kit Lite) ADSP-BF533, ADSP-BF561, и также на плате разработчика ADSP-BF537 EZ-Kit Lite с картой расширения для обработки звука/видео (A/V extender).

[Используемые файлы]

Все упомянутые здесь файлы находятся в поддиректориях каталога установки системы программирования VisualDSP++. Указанные пути для подключаемых файлов начинаются с директории %ProgramFiles%\Analog Devices\VisualDSP 5.0\Blackfin\include, а для файлов исходного кода с директории %ProgramFiles%\Analog Devices\VisualDSP 5.0.

Подключаемые файлы. Исходный код драйвера подключает следующие заголовочные файлы:

services/services.h. Здесь содержатся все определения, прототипы функций и т. д. для всей библиотеки Системных Служб (System Services Library, SSL).

drivers/adi_dev.h. Здесь содержатся все определения, прототипы функций и т. д. для Менеджера Устройств (Device Manager) и общая информация по модели Драйвера Устройства.

drivers/ppi/adi_ppi.h. Здесь содержатся коды всех команд, событий и значений возврата для API драйвера устройства PPI.

Исходный код. Исходный код драйвера PPI содержится в файле Blackfin/lib/src/drivers/ppi/adi_ppi.c. В этом модуле находится весь исходный код драйвера устройства PPI. Весь код написан на языке C. Для драйвера не используется никаких функций, написанных на ассемблере.

Код драйвера PPI не использует никакие низкоуровневые физические драйверы устройств, он сам фактически является таким драйвером.

[Ресурсы, требуемые для драйвера PPI]

Драйверы устройств обычно требуют для своей работы некоторое количество системных ресурсов (уровни приоритета прерываний IVG, каналы DMA, память). В этом разделе описаны ресурсы, которые требует для себя драйвер PPI.

За исключением специально указанных ниже случаев, этот драйвер использует Системные Службы для доступа к любой требуемой аппаратуре процессора и управления этой аппаратурой. Информация в этой секции может быть полезна в определении ресурсов, которые нужно выделить для драйвера PPI со стороны Системных Служб [4], наподобие количества обработчиков прерывания или количества используемых каналов DMA и т. п.

По той причине, что в Драйверах Устройств и Системных Службах [4] не используется динамическое выделение памяти, вся память для Драйверов Устройств и Системных Служб должна быть явно предоставлена приложением. Библиотека Драйверов Устройств и Системных Служб предоставляет специальные макросы, которые можно использовать в приложении для вычисления необходимого количества базовой памяти и/или количества дополнительной памяти, которая требуется для поддержки нужного функционала служб. Память для Менеджера Устройств и Системных Служб предоставляется специальными функциями инициализации соответствующего API (adi_ppi_Init()). Всякий раз, когда это возможно, драйвер PPI использует Системные Службы для выполнения необходимого низкоуровневого доступа к аппаратуре процессора.

Прерывания. Для каждого открытия драйвера PPI используется только одно прерывание для обработки ошибки PPI.

За исключением случаев, когда это отменено соответствующими командами SetIVG, драйвер PPI использует привязку групп прерываний IVG и их настройку по умолчанию (т. е. используется настройка привязки по умолчанию для процессора, которая действует после сброса / включения питания).

Драйвер устройства PPI подключает или отключает обработчик прерывания ошибки, когда клиент вызывает функцию adi_dev_Control() с командой ADI_DEV_CMD_SET_ERROR_REPORTING. Если с командой передан аргумент TRUE, то прерывание ошибки разрешается, и обработчик прерывания ошибки подцепляется в цепочку IVG. Если с командой передан аргумент FALSE, то прерывание запрещается, и обработчик прерывания отцепляется от цепочки IVG. Когда клиент закрывает драйвер вызовом adi_dev_close(), то прерывание ошибки, если оно разрешено и подцеплено, автоматически запрещается и отцепляется [3].

DMA. Драйвер PPI используется совместно со службой DMA. Один канал DMA должен быть выделен для каждого открытия драйвера PPI. Если процессор использует два порта PPI, и они используются одновременно (возможно один для ввода, другой для вывода), то должны быть выделены и инициализированы два канала DMA. В случае двухядерного процессора каждое ядро может использовать отдельное устройство PPI и канал DMA, позволяя одному ядру обрабатывать ввод, а другому ядру обрабатывать вывод.

Таймер. Драйвер PPI использует службу управления таймерами (Timer Control service [2]) для доступа к ресурсам таймеров с целью формирования синхроимпульсов кадра (frame sync). Когда используется frame sync 1 или frame sync 2, клиент вызывает функцию adi_dev_Control() с командой ADI_PPI_CMD_SET_TIMER_FRAME_SYNC_1 или ADI_PPI_CMD_SET_TIMER_FRAME_SYNC_2 вместе с указателем на конфигурационную структуру ADI_PPI_FS_TMR, которая содержит следующие поля:

pulse - уровень импульса, 0 показывает активный импульс лог. 0, и 1 показывает импульс лог. 1.
emu_run - флаг, который указывает, должен ли таймер работать, когда процессор остановлен (с помощью отладчика JTAG). Значение 1 указывает, что таймер продолжит работать, 0 указывает, что таймер должен при остановке процессора тоже останавливаться.
period - период импульса (количество тактов PPI_CLK между началами импульсов).
width - ширина импульса (количество тактов PPI_CLK в течение активного уровня каждого импульса).
enable_delay – количество тактов PPI CLK на которое сигнал синхронизации должен быть задержан перед тем, как он может быть разрешен. Если нет требований к задержке, то это поле должно быть установлено в 0.

Когда требуется 3 сигнала синхроимпульса кадра (frame sync), клиент вызывает функцию adi_pdd_Control() с аргументом ADI_PPI_CMD_SET_TRIPLE_FRAME_SYNC, что приводит к установке флага TripleFrameSyncFlag.

Часы реального времени (RTC). Драйвер устройства PPI не использует какие-либо службы часов реального времени.

Программируемые флаги. У драйвера PPI есть выделенные ножки для тактов, трех синхроимпульсов кадра (frame sync) и 8 выводов данных. На процессорах, где используется мультиплексирование выводов (например [1]), 8 выводов программируемых флагов (PF) могут быть переконфигурированы для предоставления 8 дополнительных выводов данных PPI, что дает суммарно поддержку 16-битных данных. Ножка тактов (PPIx_CLK) не является источником сигналов тактов, она может только принимать внешний тактовый сигнал (это вход).

[Функции, поддерживаемые драйвером PPI]

Направление потоков данных. Драйвер поддерживает приведенные в таблице ниже варианты настройки для направления потока данных. ADI_DEV_DIRECTION это тип перечисления enum, задающий варианты направления данных (определен в заголовочном файле Blackfin\include\drivers\adi_dev.h).

Методы потока данных. Поддерживаемые методы организации потока данных перечислены в таблице ниже. ADI_DEV_MODE это тип перечисления enum, задающий варианты предоставления буферов для данных (определен в заголовочном файле Blackfin\include\drivers\adi_dev.h).

Типы буфера. Эта версия драйвера поддерживает следующие типы буфера (в поле pAdditionalInfo передаются дополнительные опции):

ADI_DEV_CIRCULAR_BUFFER. Кольцевой буфер.
ADI_DEV_1D_BUFFER. Одномерный буфер.
ADI_DEV_2D_BUFFER. Двумерный буфер.

Идентификаторы команд. В этой секции перечислены команды, поддерживаемые драйвером. Команды делятся на 3 секции. Первая описывает команды, поддерживаемые напрямую Менеджером Устройств. Следующая секция описывает общие поддерживаемые драйвером команды (относящиеся ко всем драйверам, не только к PPI). Последняя секция описывает специфические для драйвера PPI команды.

Команды посылаются в драйвер устройства через функцию adi_dev_Control(). Она принимает 3 аргумента:

DeviceHandle. Этот параметр типа ADI_DEV_DEVICE_HANDLE, который уникально идентифицирует драйвер устройства. Это дескриптор (handle), предоставленный клиенту при вызове функции adi_dev_Open().
CommandID. Этот параметр типа u32, он задает идентификатор команды.
Value. Этот параметр типа void *, смысл которого зависит от значения идентификатора команды.

Ниже будут перечислены идентификаторы команд, поддерживаемые драйвером, и будет объяснено значение команды и описание соответствующего каждой команде параметра Value.

События callback. Ниже перечислены события для вызовов callback, которые может генерировать драйвер. События поделены на 2 врезки - общие события и события драйвера PPI. Первая описывает события, которые являются общими для многих драйверов устройств. Другая секция описывает идентификаторы событий (event ID), специфичных именно для драйвера PPI. Функция callback приложения должна быть подготовлена для обработки каждого из событий в этих врезках.

Callback-функция имеет тип ADI_DCB_CALLBACK_FN [6]. В неё передается 3 параметра:

ClientHandle. Этот параметр имеет тип void*, его значение было передано драйверу устройства как параметр функции adi_dev_Open().
EventID. Это значение типа u32, которое указывает идентификатор события (event ID).
Value. У этого параметра тип void*, и смысл этого значения зависит от контекста события (от специфического значения event ID).

Во врезках ниже перечислены идентификаторы event ID, которые может генерировать драйвер устройства, и значение параметра Value для каждого event ID.

[Коды возврата]

Все API-функции драйвера устройства возвращают статус, показывающий успешное выполнение функции или показывающий, какая произошла ошибка. Эта секция перечисляет коды возврата, которые драйвер PPI может возвратить приложению. Значение возврата ADI_DEV_RESULT_SUCCESS показывает успешное завершение, в то время как другое значение показывает ошибку или какой-то другой информативный результат. ADI_DEV_RESULT_SUCCESS всегда соответствует нулевому значению кода возврата. Все другие коды возврата соответственно будут ненулевые.

Коды возврата бывают двух разновидностей, приведенных в отдельных врезках - общие коды возврата и коды возврата, специфические для драйвера PPI. Первая врезка описывает коды возврата, которые возвращают многие драйверы, не только драйвер PPI. Следующая врезка описывает коды возврата, относящиеся к драйверу PPI. С какой бы ни было API-функцией драйвера приложение должно обработать все эти коды возврата.

Обычно приложение должно проверить код возврата на ADI_DEV_RESULT_SUCCESS, предпринимая соответствующие действия, когда код возврата не равен ADI_DEV_RESULT_SUCCESS. Например:

if (adi_dev_Xxxx(...) == ADI_DEV_RESULT_SUCCESS)
{
   // Нормальная обработка, ошибки нет
   ...
}

else
{
   // Обработка ошибки
   ...
} 

[Открытие и конфигурирование драйвера PPI]

В этом разделе описаны настройки конфигурации по умолчанию драйвера, и любые требуемые для приложения дополнительные настройки.

Точка входа. Когда драйвер устройства PPI открывается вызовом функции adi_dev_Open(), клиент передает в эту функцию параметр, идентифицирующий определенный открываемый драйвер устройства. Этот параметр называется точкой входа (entry point). Для драйвера PPI точку входа определяет глобальная переменная - структура ADIPPIEntryPoint типа ADI_DEV_PDD_ENTRY_POINT, которая находится в исходном коде драйвера PPI (Blackfin\lib\src\drivers\ppi\adi_ppi.c).

ADI_DEV_PDD_ENTRY_POINT ADIPPIEntryPoint =
{
   adi_pdd_Open,
   adi_pdd_Close,
   adi_pdd_Read,
   adi_pdd_Write,
   adi_pdd_Control
};

Настройки по умолчанию. В таблице ниже описаны настройки по умолчанию и их возможные значения для драйвера PPI. Если настройки по умолчанию не подходят для имеющейся системы, клиент должен использовать соответствующие идентификаторы команд (command ID), чтобы правильно сконфигурировать драйвер PPI. Настройки, не перечисленные в таблице, не определены по умолчанию, но это не означает, что их можно не определять.

Дополнительные необходимые настройки. В дополнение к тем настройкам, которые уже заданы по умолчанию (и которые можно переопределить соответствующими командами драйвера), есть также дополнительные настройки, которые должны быть установлены приложением. Эти настройки перечислены в таблице ниже.

[Особенности аппаратуры]

Обратите внимание, что когда используются синхроимпульс кадра (frame sync), то применяется предварительно определенный процессором таймер общего назначения, в зависимости от желаемого количества синхроимпульсов frame sync. Какой специфический Timer ID используется, можно посмотреть в определении структуры Device, в файле adi_ppi.c.

Некоторые процессоры позволяют мультиплексировать входные и выходные выводы данных с программируемыми флагами (PF), так что PPI может быть сконфигурирован как для данных шириной 8 бит, или могут быть задействованы 8 выводов PF для организации 16-битной шины данных. Пользователь должен с осторожностью использовать выводы PPI, чтобы это не мешало другим устройствам.

[Ссылки]

1. ADSP-BF538 PPI.
2. VDK: служба таймеров.
3. VDK: менеджер прерываний.
4. VDK: драйверы устройств и системные службы процессоров Blackfin.
5. VDK: менеджер драйверов устройств.
6. VDK: менеджер отложенных функций обратного вызова.