嵌入式Linux下的AU1200MAE驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

隨著移動(dòng)多媒體終端的口益普及，功能的日益強(qiáng)大，人們已經(jīng)不滿足于自己的手持終端僅僅能夠聽MP3音樂，而是希望終端在播放音樂的同時(shí)能夠播放高質(zhì)量視頻，并支持多種視頻格式。AU 1200作為一款基于MIPS架構(gòu)的處理器，由于其片上集成了視頻硬件設(shè)備(Media Accel-eration Engine，MAE)，使得該處理器無(wú)需配合其他視頻解碼芯片即可完成多種格式的視頻解碼功能，所以AU 1200非常適合應(yīng)用于像PMP這樣的移動(dòng)多媒體終端，而MAE也成為AU 1200的特色。

　　1 MAE概述

　　MAE是AU 1200的片上硬件設(shè)備，除了可以實(shí)現(xiàn)視頻解碼功能外，還可以完成色彩空間轉(zhuǎn)換、濾波等工作。MAE在硬件結(jié)構(gòu)上可以分為前端和后端兩部分，各自完成一些特定的功能。MAE前端主要完成視頻的實(shí)時(shí)解碼，包括反量化、IDCT、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)龋欢蠖酥饕瓿蓤D像的濾波、色彩空間轉(zhuǎn)換等。除此之外，MAE還可以通過AU 1200片上外設(shè)CIM(Camera InteRFaceModule)處理從攝像頭獲取的數(shù)據(jù)。MAE使AU 1200的MIPS32核不用再因?yàn)橐曨l的實(shí)時(shí)解碼而產(chǎn)生大量的開銷。從而使其能夠?qū)Ｗ⒂谕瓿山涌?、音頻處理等其他任務(wù)，這樣一來(lái)大大提高了系統(tǒng)的工作效率。MAE支持的視頻Codec格式包括：MPEG-2 Main Profile@Main Level，MPEG- Advanced Simple Profile @ Level 5，WMV 9 Media Profile @ Medium Level，最高支持D1 30 f／s的實(shí)時(shí)解碼。

　　2 開發(fā)環(huán)境的建立

　　硬件開發(fā)板采用華恒科技的HHAU 1200，該板提供豐富的接口，并已將Bootloader固化在板上的FLASH當(dāng)中，通過燒寫工具可對(duì)其軟件系統(tǒng)進(jìn)行更新升級(jí)。只要建立交叉編譯環(huán)境便可在HHAU 1200上開發(fā)硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序。

　　2．1 宿主機(jī)開發(fā)環(huán)境的建立

　　宿主機(jī)(PC)通過串口線連接至開發(fā)板的串口1，同時(shí)通過交叉網(wǎng)線連接至開發(fā)板的網(wǎng)口。宿主機(jī)安裝Red Hat Linux操作系統(tǒng)，所安裝的版本是EnterpriseLinux AS4，建議采用完全安裝。由于HHAU 1200開發(fā)板在燒寫時(shí)默認(rèn)的IP為192．168．2．222，所以PC機(jī)的IP也要設(shè)置在該網(wǎng)段。在Linux PC下配置好NFS(為交叉開發(fā)時(shí)Mount所用)、TFTP服務(wù)器(為下載燒寫所用)和Minicom。以上幾項(xiàng)配置好后啟動(dòng)Minicom，當(dāng)開發(fā)板上電后便可看到啟動(dòng)信息。

　　在PC的Linux終端提示符下鍵入mount-onolock 192．168．2．222：／／mnt，即把AU 1200開發(fā)板根目錄下的所有文件和目錄Mount到宿主機(jī)Linux下的mnt目錄，在Linux終端提示符下可通過ls命令查看。

　　2．2 交叉編譯工具鏈的建立

　　按照以下步驟：

　　(1)下載交叉編譯工具軟件包mipsel-linux-gcc-sdk-3．4．4-i386．tar．gz，解包至／opt路徑下；

　　(2)添加交叉編譯工具環(huán)境變量：修改／etc／profile文件，在文件末尾添加export PATH=$PATH：／opt／mipsel-linux-gcc-sdk-3．4．4／cross／bin；

　　(3)使新的環(huán)境變量生效：#source／etc／profile；

　　(4)檢查是否將路徑加入PATH：#echo$PATH，若顯示的內(nèi)容中有上述路徑，說(shuō)明已經(jīng)將交叉編譯工具的路徑加入PATH；

　　(5)用hello．c進(jìn)行交叉編譯測(cè)試：編譯出的可執(zhí)行文件用file命令查看其屬性可得到如圖1所示信息。

　　這說(shuō)明交叉編譯工具可以正常使用，編譯出的可執(zhí)行文件可以在MIPS處理器上直接運(yùn)行。

　　3．MAE前端驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)及測(cè)試

　　3．1 驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)

　　MAE可分為前端和后端，前端的主要功能是完成多種視頻格式的實(shí)時(shí)解碼，其方框圖如圖2所示。

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　　MAE前端的輸入數(shù)據(jù)是一系列的數(shù)據(jù)宏塊，宏塊數(shù)據(jù)以及頭信息、系數(shù)矩陣、運(yùn)動(dòng)向量等都以DMA的方式傳送給MAE。所以在程序中首先要定義指針maefe_dmadscr[PTR]來(lái)描述DMA。并把maefe_dreadbell[DB]寄存器設(shè)置為1來(lái)啟動(dòng)DMA控制器。頭信息一共包含4個(gè)word，每個(gè)word有32 b，這4個(gè)word分別保存到AU 1200寄存器mae_hdr0到mae_hdr3中，這些word包含了關(guān)于編碼宏塊的信息，如量化參數(shù)，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償參數(shù)，變換運(yùn)算等信息。

　　驅(qū)動(dòng)程序首先要把每一幀的地址寫入MAE的相關(guān)寄存器中，在每處理一幀后，上述宏塊信息都要及時(shí)更新。MAE的前端對(duì)宏塊數(shù)據(jù)進(jìn)行反量化，其結(jié)果輸入至逆變換單元進(jìn)行逆變換運(yùn)算。逆變換運(yùn)算單元通過查看maefe_config寄存器的COD標(biāo)志位來(lái)決定采用哪種標(biāo)準(zhǔn)的視頻Cod-ec，從而執(zhí)行相應(yīng)的運(yùn)算。逆變換運(yùn)算完成后，數(shù)據(jù)送入運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償單元。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償單元根據(jù)運(yùn)動(dòng)向量計(jì)算出參考像素值，并把它們插入當(dāng)前幀中，從而完成一次解碼。以上過程通過編寫函數(shù)fe_process_mb來(lái)實(shí)現(xiàn)，該函數(shù)的幾個(gè)參數(shù)分別是：

　　mae_fe_cfg：MAE前端的配置信息；mb_in：輸入的宏塊數(shù)據(jù)；cur_y_frame：當(dāng)前幀Y分量；cur_cb_frame：當(dāng)前幀Cb分量；cur_cr_fr-ame：當(dāng)前幀Cr分量；mb_num：表示宏塊數(shù)據(jù)的序號(hào)。該函數(shù)的流程圖如圖3所示。

　　函數(shù)中的關(guān)鍵部分及說(shuō)明注釋如下所示：

　　3．2 驅(qū)動(dòng)軟件測(cè)試

　　將以上程序交叉編譯，生成mae-driver．ko，動(dòng)態(tài)加載到Linux內(nèi)核：#insmod - f mae-driver．ko。用MAIplayer驗(yàn)證是否可以正常工作：?jiǎn)?dòng)minicom，進(jìn)入MAIplayer所在路徑，該路徑下有編譯好的播放器應(yīng)用程序及各種視頻解碼庫(kù)。執(zhí)行視頻文件播放命令MYM．／maipl-ayer auto-a-l jolin．mpg。播放效果如圖4所示。經(jīng)測(cè)試，MAIplayer可正常播放多媒體視頻，說(shuō)明MAE已被驅(qū)動(dòng)起來(lái)完成視頻解碼工作。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　本文給出了AU 1200 MAE驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)的流程，包括開發(fā)環(huán)境的搭建及驅(qū)動(dòng)程序的編寫。MAE作為AU 1200片上專用于圖像、視頻的外部設(shè)備，相當(dāng)于一個(gè)視頻協(xié)處理器。它的使用大大提高了MIPS核的工作效率，而以AU 1200為核心的多媒體終端具有更低的成本，因此。其市場(chǎng)前景將更加廣闊。