Blonstein S., Katorgi M. EXpressDSP для чайников

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 7

Создание устройства записи и вос-

произведения аудио

В этой главе

• Удаление ненужных частей из программного шаблона приложения

• Добавление программных потоков записи и воспроизведения

• Объединение механизмов обработки кодера и декодера

• Построение, запуск и мониторинг приложения

В этой главе мы обсудим, как адаптировать приложение RF3 и покажем

Вам, как построить и реализовать устройство воспроизведения и записи звука,

представленного на рисунке 7-7, который расположен ниже. Для построения сис-

темы записи и воспроизведения аудио, сначала вам необходимо создать про-

граммные потоки аудио кодера (записи) и аудио декодера (воспроизведения), со-

гласующиеся

с другими потоками в системе. Затем следует интегрировать и за-

планировать работу этих двух потоков в системе. В конечном счете, Вы заполните

эти два программных потока с соответствующими им гибкими алгоритмами

XDIAS кодера и декодераG.723 для поддержки возможности функций записи

(сжатия) и воспроизведения (декомпрессии) соответственно.

G.732 - это алгоритм для сжатия речи

на скорости 5.3/6.3 кб/с, что обеспе-

чивает степень сжатия более чем 20:1. Оба алгоритма выставлены в Code Com-

poser Studio (CCS), как не настраиваемые примеры алгоритмов для тестирования.

Алгоритмы G.732, которые используются в нашем примере, преду-

смотрены только для определенных плат. Если они не поддержива-

ются вашей платформой, адаптируйте шаги необходимые для вы-

полнения интеграции гибких алгоритмов

eXpressDSP, которые Вы

планируете использовать в вашем приложении.

Удаление второго канала

На рисунке 7-1 показана блок-схема общего использования RF3 в его пер-

воначальном виде.

Рисунок 7-1. Блок-схема приложения RF3

В этом небольшом приложении заложено большое количество возможно-

стей. Приложение обеспечивает хороший уровень гибкости с минимальным влия-

нием системы. В итоге функциональный анализ RF3 приложения может быть све-

ден к следующему:

• IOM драйверы для осуществления ввода/вывода аудио кодека. IOM

или I/O Mini-Driver Interface – это простой низкоуровневый драйвер,

обеспечивающий связь между потоками приложения и

блочно-

ориентированными аппаратными устройства.

• Два выполняемых потока с алгоритмами фильтра и громкости, для

обработки левого и правого канала. Приложение обрабатывает каж-

дый канал, применяя фильтр к данным. К левому (первому) каналу при-

меняется фильтр низких частот, а к правому (второму) каналу фильтр

высоких частот. Управление громкостью производится независимо для

каждого канала, то есть оба канала могут иметь различный коэффициент

усиления/ослабления.

• Программные потоки Разделения/Объединения , для перемещения

данных от потока к потоку обработки.

• Управляющие программные потоки для обеспечения возможности

выбора каналов и уровня громкости пользователем.

Tем не менее, RF3 имеет множество возможностей, которые не нужны для

одноканального звукозаписывающего приложения, построение которого мы рас-

сматриваем в этой главе. Например, приложению требуется только один канал

между входом и выходом кодека и не требуется фильтрация. Вы можете удалить

ненужные возможности приложения RF3, выполнив следующие общие шаги:

1. Удалите программные потоки Разделения и Объединения и второй ка-

нал.

2. Замените алгоритм фильтра с конечной импульсной характеристикой

(FIR) управлением громкостью (VOL) линейного выхода.

3. Модифицируйте управляющий поток для поддержки второго контроля

громкости (VOLume control).

Мы не освещаем здесь специфические шаги удаления второго кана-

ла, вместо этого сосредотачиваемся на интеграции кодека

. Посмот-

рите указание по применению SPRA793 для удаления второго кана-

ла. Файл SPRA793 доступен на сайте DSPvillage

(

http://www.dspvillage.com) в разделе Программные Шаблоны (Refer-

ence Framework Area).

На рисунке 7-2 показана блок-схема получившегося одноканального приложе-

ния RF3, которое будет отправной точкой в построении приложения записи и

воспроизведения аудио.

Рисунок 7-2. Блок-схема одноканального приложения RF3

Добавление программных потоков воспроизведения и

записи

В этом разделе мы покажем Вам, как создать два потока: один для кодера

(записи) и другой для декодера (воспроизведения).

Шаг первый, это добавление потоков кодера и декодера в систему, как пока-

зано на рисунке 7-3.

Рисунок 7-3 – Потоки кодера и декодера

Интеграция такова, что подстроенный коэффициентом усиления звук с ли-

нейного входа может быть просто записан, путем разрешения кодера. Выход де-

кодера (плеера) смикширован с подстроенным коэффициентом усиления звуком,

поступающим с линейного входа. Этот микшированный аудио сигнал затем заво-

дится на линейный выход, где он может быть подключен к динамику или

науш-

никам для прослушивания.

Инспектирование выполнения потока кодера

1. Закачайте код программного шаблона для этого приложения с сайта

http://www.ti.com/dummiesbook, если Вы этого еще не сделали.

2. Используя пункт меню Project Æ Open… ,откройте проект под назва-

нием app.pjt расположенный в RF_DIR\apps\xdsp_part1 \target, где target

соответствует версии вашей платы.

В проекте Code Composer Studio сохраняются файлы и компоновоч-

ная информация для конкретных приложений.

3. В окне CCS просмотра проекта (Project View) откройте папку заголо-

вочных файлов (Include folder) и папки

с исходными кодами (Source

folder).

В этих папках приведены все заголовочные и исходные файлы приложе-

ния.

Познакомимся со структурой данных потока кодера

В этой части мы покажем Вам, как добавляется в систему поток кодера.

1. Двойным щелчком откройте заголовочный файл thrEncode.h в окне Про-

смотр проекта (Project View).

Этот заголовочный файл определяет структуру данных потока ThrEncode

и внешний интерфейс. Приведенный ниже код показывает структуру этого

потока:

Typedef struct ThrEncode {

/* active? (активно?) */

Bool enabled;

/* output pipe (выходной поток)*/

PIP_Handle pipEncode;

/* everything else that is private for a thread comes here

(все, что

еще объявлено как private для потока, находится здесь) */

Sample *bufIntermediate;

} ThrEncode;

Поток ThrEncode имеет логическую переменную под названием enable, кото-

рая определяет состояние «записи»: включена/выключена; PIP обрабатывает

входной канал обработки аудио потока (см. pipEncode на рис.7-3); и указатель

на промежуточный буфер обработки. Поток имеет также стандартные объяв-

ления thrEncodeInit( ) и thrEncodeRun( ).

2. Двойным щелчком

в окне просмотра проекта (Project View) откройте ис-

ходный файл thrEncode.c.

Подобно реализации потока аудио обработки в главе 6 в thrAudioproc.c, поток

кодера также состоит из трех частей:

• Статическая инициализация объектов данных потока. В нашем слу-

чае, кодер по умолчанию запрещен. Элемент pipEncode указывает на ста-

тический объявленный модуль канала, &pipEncode, который

может быть

найден в файле .cdb. Последний элемент структуры данных, это bufInter-

mediate, который указывает на bufAudioproc, используемый совместно с

другим программным потоком.

ThrEncode thrEncode = {

/* active (активен) */

FALSE.

/* output pipe(s) (выходные потоки) */

&pipEncode /* pipEncode */

/* intermediate buffer (промежуточный буфер) */

bufAudioproc. /* *bufIntermediate*/

}

• Инициализация программного потока во время выполнения. . Функ-

ция thrEncodeInit( ) здесь намеренно пуста, потому что поток кодера не

будет выполнять обработки кодирования. Мы вернемся к более детально-

му рассмотрению этой функции снова после того, как мы обсудим инте-

грацию функциональности кодера, используя XDAIS алгоритм в

секции

«Создание, инициализация и запуск экземпляра алгоритма с использова-

нием ALGRF».

• Функция run( ) , вызывается объектами SWI. , Функция thrEncodeRun( )

довольно прозрачна и представляет собой выполнение последовательно-

сти кодирования/записи аудио потока, получаемого от потока thrAudio-

proc. Эта выполняемая последовательность:

1. Проверка того, что заполненный аудио буфер доступен в pipEncode

из потока thrAudioproc.

UTL_assert( PIP_getReaderNumFrames(thrEncode.pipEncode) > 0);

Функция UTL_assert( ) - часть модуля UTL, который поставляется с

RF3. Модуль UTL имеет функции для наблюдения за работой про-

граммы в DSP (на целевой плате). Функция UTL_assert( ) проверяет

условие, чтобы увидеть значение: «Истина» или «Ложь». В вышепри-

веденном примере PIP_getReadNumFrames( ) возвращает количество

фреймов, доступных для чтения. Если случилось, так что

количество

равно 0, значит в приложении произошла ошибка, и оно не может да-

лее выполняться.

2. Получение указателя на фрейм данных из pipEncode.

PIP_get( thrEncode.pipEncode);

3. Кодирование/Запись если разрешено.

В этой части мы адресуемся к функции run( ) из прошлой секции. Пока,

никакое кодирование не произведено, несмотря на разрешенное со-

стояние.

Возвращение пустого буфера для конвейера данных pipEncode.

PIP_free( thrEncode.pipEncode );

Функция thrEncodeRun( ) вызывается объектом swiEncode, который

рассматривается нами в секции «Создание, инициализация и запуск

экземпляров алгоритмов, использующих ALGRF» ниже в этой главе.

Инициализация потока кодера

Поток кодера все еще нуждается в инициализации приложением при каждом

запуске системы. Следующие пункты знакомят с этим процессом:

1. Двойным щелчком в окне Project View откройте файл с исходным

кодом appThreads.с.

2. Проверьте инициализацию потока кодера в функции thrInit( ).

Void thrInit( Void ) {

thrAudioprocInit( ); /* Audioproc thread (поток Audiopoc) */

thrControlInit( ); /* Control thread (поток управления) */

thrEncodeInit( ); /* Encode thread (поток кодера)*/

}

3. В окне CCS Project View откройте

папку DSP/BIOS Config.

4. Двойным щелчком в окне просмотра проекта (Project View) от-

кройте конфигурационный файл app.cdb.

5. В планировщике: папка SWI, кликните на swiEncode и проверьте

его свойства.

Заметьте, что функция thrEncodeRun вызывается каждый раз, когда за-

пускается программное прерывание (SWI).

6. Вводе/выводе: в папке PIP в файле .cbg, кликните канал pipEncode

и проверьте его свойства

Заметьте, что в нашем случае чтение этого канала производит про-

граммный поток кодера swiEncode, используя SWI_post всякий раз, ко-

гда заполненный буфер доступен в pipEncode. .

Реализация программного потока декодера

Теперь, когда Вы знаете о самых главных частях, которые необходимы для

добавления программного потока в систему, пришло время добавить программ-

ный поток декодера. В этом разделе Вам необходимо будет написать код для до-

бавления декодера в систему.

1. Кликните Project Æ Add File to Projects… и выберете файл с исход-

ным кодом, расположенный в RF_DIR\apps\xdsp_part1

\appModules\thrDecode.c.

Добавьте этот файл в проект.

2. Кликните Project Æ Scan All Dependencies.

Эта команда анализирует все исходные файлы и включает все требуе-

мые заголовочные файлы в папке Include.

3. Двойным щелчком в окне просмотра проекта (Project View) от-

кройте заголовочный файл thrDecode.h.

4. Модифицируйте

структуру данных потока ThrDecode, определив:

• Логическую переменную называемую enabled.

• Дескриптор (handle) объекта канала называемого pipDecode.

• Указатель на буфер, названный bufIntermediate типа Sample.

Эта модификация подобна ThrEncode, определенному в файле thrEncode.h.

5. Для сохранения файла кликните File Æ Save.

6. Для того чтобы закрыть заголовочный файл thrEncode.h, кликните

File Æ Close

7. Откройте файл с исходным кодом thrDecode.c.

8. Настройте структуру thrDecode объявленную со следующими пара-

метрами по умолчанию:

• FALSE. Активное состояние запрещено.

• &pipDecode. Адрес канала, соединяющего поток декодера с пото-

ком обработки звука.

• bufAudioproc. Адрес промежуточного буфера, используемого

всеми потоками.

И снова, это похоже на инициализацию thrEncode в thrEncode.c.

9. Модифицируйте thrDecodeRun( ) так:

• Назначьте буфер конвейера из pipDecode, используя функции

PIP_alloc( ) и PIP_getWriterAddr( ).

PIP_alloc( thrDecode.pipDecode );

dst = PIP_getWriterAddr( thrDecode.pipDecode );

Руководствуйтесь комментариями в данном файле, чтобы принять

решение, где разместить этот код.

• Запишите объем фактически пересылаемых данных, используя

функцию PIP_setWriterSize( ).

PIP_setWriterSize( thrDecode.pipDecode.sizeInWords (FRAMELEN) );

Выше приведена одна строчка кода.

• Поместите буфер данных в канале используя функцию PIP_put( ).

PIP_put ( thrDecode.pipDecode );

Заметьте, когда декодер запрещен, функция thrDecodeRun( ) возвращает

заполненный нулями буфер, используя функцию memset( ).

10. Сохраните и закройте исходный файл thrDecode.c.

Вот так, Вы завершили реализацию потока декодера. Однако декодер все

еще

нуждается в инициализации приложением каждый раз при запуске системы.

Инициализация потока декодера

1. Двойным щелчком в окне просмотра проекта (Project View) от-

кройте файл с исходным кодом appThreads.c.

2. Добавьте следующий код в функцию thrInit( ):

thrDecodeInit( ); /* Decode Thread (поток декодера) */

Удостоверьтесь, что Вы подключили thrDecode.h в начале файла, чтобы

обеспечить доступ к функции thrDecodeInit( ).

3. Сохраните и закройте файл с исходным кодом appThread.c.

Планирование потока декодера: добавление объекта программного

прерывания (SWI)

1. В окне просмотра проекта (Project View) CCS откройте папку

DSP/BIOS Config.

2. Откройте конфигурационный файл app.cdb.

3. В планировщике: в папке SWI кликните правой клавишей мыши

и выберите SWI-Software Interrupt Manager (Управление про-

граммными прерываниями) и выберете Insert SWI (вставить SWI).

4. Кликните правой клавишей мыши на вставленном SWI (SWI0) и

выберете Rename (переименовать).

5. Переименуйте SWI0 в swiDecode.

6. Кликните правой клавишей мыши

на swiDecode и выберите Prop-

erties (Свойства).

7. Установите свойства SWI для вызова thrDecodeRun.

Здесь измените только одно свойство. Теперь значения по-умолчанию

заданы правильно для всего.

8. Кликните ОК.

Добавление объекта PIP: Создание тракта данных из декодера в по-

ток обработки звука

1. Ввод-вывод: в папке PIP, кликните правой клавишей по PIP Buff-

ered Pipe Manager (Менеджер канала буфера) и выберете Insert

PIP(вставить PIP), переименуйте заново вставленный PIP в pipDe-

code.

2. Сделайте щелчок правой клавишей по pipDecode и выберете Prop-

erties (Свойства).

3. Измените следующие свойства:

Общие

(General)

Изменить на: Функции уведомления

(Notify Functions)

Изменить на:

bufalign: 32 notifyWriter:

_SWI_post

framesize (words): 120 nwarg0:

_swiDecode

numframes: 1 NotifyReader:

_SWI_andn

nrarg0:

_swiAudioproc

nrarg1: 8

Интегрирование потоков Декодера и Кодера

Теперь, Вы разобрались с потоком кодера и добавили реализацию потока

декодера. У вас также есть pipDeCode и pipEncode в месте, обеспечивающем путь

данных между потоками. В этой секции мы присоединим эти пути данных (PIP

модули) к потоку обработки звука thrAudioproc и модифицируем их реализацию

для обработки данных через новые пути данных

в нужное время.

Относительная модификация всех кодеров уже реализована для уп-

рощения и понимания при реализации декодера приложения.

Подсоединяем pipEncode и pipDecode к потоку обработки

звука

1. Откройте заголовочный файл thrAudioproc.h.

Как изображено на рисунке 7-3, поток обработки звука thrAudioproc

имеет следующий интерфейс:

• Канал данных входной линии

• Канал данных выходной линии

• Канал данных кодера

• Канал данных декодера