嵌入式Linux下的AU 1200 MAE驅(qū)動程序設(shè)計
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1 MAE概述
MAE是AU 1200的片上硬件設(shè)備，除了可以實現(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時解碼，包括反量化、IDCT、運動補償?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核不用再因為視頻的實時解碼而產(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的實時解碼。
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當中，通過燒寫工具可對其軟件系統(tǒng)進行更新升級。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)動程序和應用程序。
2．1 宿主機開發(fā)環(huán)境的建立
宿主機(PC)通過串口線連接至開發(fā)板的串口1，同時通過交叉網(wǎng)線連接至開發(fā)板的網(wǎng)口。宿主機安裝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)板在燒寫時默認的IP為192．168．2．222，所以PC機的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Mount所用)、TFTP服務(wù)器(為下載燒寫所用)和Minicom。以上幾項配置好后啟動Minicom，當開發(fā)板上電后便可看到啟動信息。
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，說明已經(jīng)將交叉編譯工具的路徑加入PATH；
(5)用hello．c進行交叉編譯測試：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處理器上直接運行。
3．MAE前端驅(qū)動軟件設(shè)計及測試
3．1 驅(qū)動軟件設(shè)計
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時解碼，其方框圖如圖2所示。
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、運動向量等都以DMA的方式傳送給MAE。所以在程序中首先要定義指針maefe_dmadscr[PTR]來描述DMA。并把maefe_dreadbell[DB]寄存器設(shè)置為1來啟動DMA控制器。頭信息一共包含4個word，每個word有32 b，這4個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)，運動補償參數(shù)，變換運算等信息。
驅(qū)動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更新。MAE的前端對宏塊數(shù)據(jù)進行反量化，其結(jié)果輸入至逆變換單元進行逆變換運算。逆變換運算單元通過查看maefe_config寄存器的COD標志位來決定采用哪種標準的視頻Cod-ec，從而執(zhí)行相應的運算。逆變換運算完成后，數(shù)據(jù)送入運動補償單元。運動補償單元根據(jù)運動向量計算出參考像素值，并把它們插入當前幀中，從而完成一次解碼。以上過程通過編寫函數(shù)fe_process_mb來實現(xiàn)，該函數(shù)的幾個參數(shù)分別是：
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