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关键流程设计

14 Nov 2024
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寄存器地址空间映射

由于寄存器是在用户空间配置，VE 驱动需要实现 mmap 接口，将寄存器地址空间映射到用户态进程的虚拟地址空间，以便用户态程序读写寄存器。

不同 VE 硬件版本，寄存器基地址和寄存器地址范围可能不一样，因此需要在 board.dts 中针对不同平台正确配置 reg 项（如下所示）。

ve: ve@0x18c00000 {
        ...
        reg = <0x0 0x18c00000 0x0 0x4000>;
        ...
};

用户态程序映射寄存器地址空间步骤如下：

  • 通过 ioctl 获取寄存器地址范围。

  • 调用 mmap 映射寄存器地址空间到虚拟地址空间，并得到寄存器在虚拟地址空间的起始地址。

  • 根据寄存器起始地址和偏移地址读写 VE 寄存器。

中断处理流程

VE 中断类型有三种，包括：

  • finish 中断：VE 任务正常结束

  • error 中断：VE 处理任务过程中出错

  • bit request 中断：当前数据不足以完成一次完整的任务，需要继续发送数据

VE 的中断处理分为两部分：VE 驱动和用户态程序：
  • 内核 VE 驱动的中断处理比较简单，只是把中断状态返回到用户态
    • 读模块的状态寄存器，并将状态值返回到用户态，由用户态程序处理。
    • 关闭中断，避免中断重复发送。
    • 中断超时处理，当中断在规定时间（默认值为 2 s）内未收到，则表示出现异常，此时返回出错由用户态处理。
      注：
      • 不同模块（H264/JPEG/PNG 等）的状态寄存器不一样，读状态寄存器时需要根据模块获取相应状态寄存器的值。
      • VE 每次任务处理完后，都会关闭中断，因此在下次启动 VE 前，必须再次使能 VE 中断。
  • 用户态程序根据 VE 驱动返回的中断状态并处理中断
    • finish 中断处理：VE 正常结束，释放 VE 硬件设备独占权限
    • bit request 中断处理：再次发送一笔数据，重新启动 VE 执行任务，重复以上过程，直到 VE 返回 finish 或 error 中断
    • error 中断：VE 执行出错，必须对 VE 进行硬件复位避免错误影响下次任务
    • 等中断超时：此时 VE 出现未知异常，必须对 VE 进行硬件复位
    注： 处理 bit request 中断时，不能释放 VE 硬件设备独占权限，因为两次任务处理有相关性。如果这两次任务之间执行其他任务，会影响 VE 内部状态，从而导致该次任务执行出错。

多进程支持

VE 设备只有一个，所以同一时间只能执行一个任务。当多个进程同时操作 VE 驱动时，VE 只能分时复用。因此用户态进程在操作 VE 之前，必须获得 VE 的独占权限。 VE 驱动通过 IOC_VE_GET_CLIENT/IOC_VE_PUT_CLIENT 这两个 ioctl 接口为用户态进程提供获取和释放 VE 独占权限功能。

VE 驱动实现这一功能的几个概念：
  • client：与进程相关的对象，保存该进程的信息，包括：进程 pid、该进程的 task、该进程使用的 dmabuf 队列等
  • service：与 VE 资源相关的唯一对象，所有 client 通过 service 获取 VE 硬件的使用权限
具体实现如下：

  • VE 驱动在 probe 中创建一个唯一的 service 对象，用于管理 VE 资源

  • VE 驱动为每个进程创建一个 client 对象，用于维护该进程的 VE 状态

  • 用户态进程调用 IOC_VE_GET_CLIENT 接口时，对应进程的 client 会通过 service 判断当前 VE 是否正在运行。如果是，当前 client 在此等待 VE 资源释放信号。否则得到 VE 操作权限

  • 用户态进程等待当前解码任务执行完成后（等到中断），调用 IOC_VE_PUT_CLIENT 接口，当前 client 发出释放 VE 资源信号通知其它 client

多线程支持

当一个进程中的多个线程同时操作 VE 驱动时，VE 只能分时复用。为避免每个线程都执行 VE 驱动初始化等重复操作，建议用户态程序使用单例模式实现 VE 驱动调用。具体实现可参考 mpp 代码（base/ve/ve.c）。