4  MPEG4視頻解碼的嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

實(shí)現(xiàn)本解碼器的主要硬件平臺(tái)是Easy ARM2200，如圖5所示。它是一款功能強(qiáng)大的32位ARM單片機(jī)開發(fā)板，采用了Philips公司的ARM7TDMIS核，以及總線開放的單片機(jī)LPC2210，具有JTAG調(diào)試功能。

圖5  Easy ARM2200開發(fā)板

開發(fā)板上除了提供鍵盤、LED和RS232等一些常用功能部件外，還具有4Mb SRAM、16Mb FLASH、IDE硬盤接口、CF存儲(chǔ)卡接口、以太網(wǎng)接口和Modem接口等。

本文選擇在μClinux操作系統(tǒng)上調(diào)試MPEG4解碼程序。調(diào)試過程分為以下幾個(gè)步驟：
•建立μClinux開發(fā)環(huán)境；
•在μClinux下開發(fā)應(yīng)用程序；
•添加應(yīng)用程序到目標(biāo)系統(tǒng)并調(diào)試。

圖6 為一個(gè)基于μClinux的嵌入式系統(tǒng)典型框架結(jié)構(gòu)圖。

圖6  基于μClinux嵌入式系統(tǒng)框圖

（1） 建立μClinux開發(fā)環(huán)境

為了實(shí)現(xiàn)基于μClinux的應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)，建立或擁有一個(gè)完備的μClinux開發(fā)環(huán)境是十分必要的。建立μClinux開發(fā)環(huán)境主要包括以下3個(gè)步驟：
•建立交叉編譯器；
•編譯μClinux內(nèi)核；
•加載內(nèi)核。

在完成上述所有工作后，一個(gè)嵌入式應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)就已經(jīng)搭建好了。在這個(gè)平臺(tái)之上，可以根據(jù)不同需要開發(fā)嵌入式應(yīng)用。

（2） 在μClinux下開發(fā)應(yīng)用程序

基于μClinux系統(tǒng)的應(yīng)用程序的開發(fā)，通常是在標(biāo)準(zhǔn)Linux平臺(tái)上用交叉編譯工具armelfgcc來完成的。ADS和armelfgcc都是ARM公司提供的軟件開發(fā)工具，它們都支持ARM指令集，但部分偽指令集不同。因此為了將在ADS1.2環(huán)境下優(yōu)化好的源代碼移植到armelfgcc環(huán)境下，就需要對(duì)源代碼的偽指令作修改， 然后用armelfgcc編譯源文件，以生成可在目標(biāo)板上運(yùn)行的可執(zhí)行程序。

（3） 添加應(yīng)用程序到目標(biāo)系統(tǒng)并調(diào)試

要在硬件板上調(diào)試，就必須首先把應(yīng)用軟件的可執(zhí)行程序添加到目標(biāo)系統(tǒng)中。有多種途徑可以達(dá)到這一目的。本文使用的是網(wǎng)絡(luò)方法，通過以太網(wǎng)接口從網(wǎng)絡(luò)添加用戶程序到目標(biāo)系統(tǒng)中運(yùn)行。

完成上述工作后，MPEG4解碼程序就可以在μClinux系統(tǒng)上運(yùn)行了，解碼結(jié)果數(shù)據(jù)流通過以太網(wǎng)動(dòng)態(tài)傳輸?shù)絇C機(jī)上。對(duì)幾個(gè)典型QCIF格式圖像解碼的幀率如表5所列。

表5  在μClinux操作系統(tǒng)中MPEG4視頻解碼的幀率

觀察發(fā)現(xiàn)與前面的軟件仿真結(jié)果是一致的。對(duì)于序列news、miss_am和salesman這些運(yùn)動(dòng)動(dòng)作不太大的圖像，解碼幀率明顯較高；而對(duì)于foreman、carphone和trevor這些運(yùn)動(dòng)動(dòng)作較大的圖像，解碼幀率就較低。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)低幀率、低分辨率的嵌入式MPEG4視頻實(shí)時(shí)解碼。

5  結(jié)束語

本文重點(diǎn)研究了基于ARM開發(fā)平臺(tái)對(duì)MPEG4實(shí)時(shí)解碼的算法優(yōu)化及其硬件實(shí)現(xiàn)。主要完成了以下幾方面工作： 針對(duì)ARM7TDMI的體系結(jié)構(gòu)，對(duì)解碼的關(guān)鍵部分進(jìn)行了算法優(yōu)化和代碼優(yōu)化，從而極大地提高了解碼速度；針對(duì)具體的硬件平臺(tái)——基于ARM7TDMI的Eeay ARM2200開發(fā)板，建立了μClinux開發(fā)環(huán)境，在其上開發(fā)應(yīng)用程序，添加到目標(biāo)系統(tǒng)中并調(diào)試，最后完成了15fps的MPEG4視頻解碼嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。

隨著人們對(duì)視覺媒體的要求越來越高，基于嵌入式系統(tǒng)視頻解碼技術(shù)將具有越來越廣闊的前景。