EEPW论坛

一、系统方案 视频服务器的解决方案有多种选择，但是市场产品的主流一般选择两种方案：（1）CPU+ASIC。该方案选择以ARM为核的CPU和专用媒体处理芯片搭建。优点是开发时间相对较短，但由于采用ASIC，灵活性较差，产品一旦定型，很难更改。（2）采用面向媒体处理的专用DSP。其开发时间不长，优点是由于算法是软件代码，所以可以不断对产品性能进行升级，重复开发成本较低。 TI公司的DM642是一款专门面向多媒体应用的专用DSP。该DSP时钟高达600MHz，8个并行运算单元，处理能力达4800MIPS.。为了面向多媒体应用，还集成了3个可配置的Video Port、面向音频应用的McASP、10/100Mb/s的Ethernet MAC等外设。本文将以DM642为例，简要讨论在开发视频服务器中的技术难点和可以采用的解决方法。 视频服务器最主要的功能是完成图像和声音的采集、压缩及传输的功能。附图是一般的原理框图： 二、核心技术 视频服务器用到的核心技术一般包括视频压缩算法，音频压缩算法，网络传输协议。目前市场上的主流技术主要是MPEG4或H26x视频压缩算法、AAC音频压缩算法、G.72x语音压缩算法(或AAC音频压缩算法)，TCP/IP协议等。 对于这些核心算法，一般为TI的第三方公司掌握，如果使用需要支付较高的入门许可费和每个产品的License费用。鉴于此，一些有实力且有相关技术背景的公司选择自主研发。下面我们对视频压缩算法的开发中解决的一些主要问题进行介绍。 (a)开发平台的选择 TI公司提供DM642的EVM板，一般的开发厂商可以在其上进行算法的验证，但开发板价格较贵，另外在上面开发的程序跟实际应用毕竟有区别，移植工作会延长最终产品的发布时间。因此，建议有较强开发实力的公司可以直接进行视频服务器板卡的设计，直接以板卡作为平台进行算法的验证。我们采用这种方法不但省去了EVM板的购买，而且缩短了整个产品的开发周期。 (b)DM642片内内存有限 DM642有256KB的片内内存，对于直接处理图像数据还是很有限的。MPEG4算法一般至少要存储当前待编码帧数据和上一帧的重建帧数据，一帧 YUV420格式CIF图像的数据约有150KB，256KB内存对于CIF图像就不够了。对于DM642，数据如果放在板卡上的片外内存中，数据的处理速度会大大降低，这是因为DSP对片外数据的运算慢得多。我们一般采取的方案是对图像以宏块为单位处理，只将运算时该宏块需要的数据导入片内，其它数据留在片外，这样的数据量就足够放在片内了。 (c)充分利用DM642的DMA通道 DSP直接访问内存会造成等待，浪费大量不必要的时钟周期。幸好DM642有强大的DMA能力，因此我们可以在处理当前宏块数据时，将下一个宏块的数据通过DMA倒入片内，当处理完当前宏块的时候，下一个宏块的数据就已经准备好了，这样可以极大提高DSP的利用率。但具体实现的时候需要对DMA启动的时机进行仔细的考虑，在数据访问不冲突的情况下尽量提前。 (d)充分利用Cache DM642的片内内存可以有一部分配置成Cache，总的原则是将尽量多的关键数据分配在片内，Cache越大越好，对于不同的应用需要用不同的配置。最优配置需要在开发中根据经验和实际的测试结果进行选择。 (e)提高DM642的编码速度 TI的CCS编译器已进行了充分的优化，再加上DSP本身的强大处理能力，对于一般的处理算法，只要用标准C语言编写就可以达到应用的需求。但是对于视频服务器，一般有多路图像的输入，这时编码速度越快，就意味着可以处理更多路的输入图像，也就意味着更高的产品性价比。因此如何发挥DM642的最高性能是每一个开发厂商必须面对的问题。一般在编译程序时使用 ?o3的优化级别，对于特别影响速度的地方，如运动估计、VLC编码等部分可以编写线性汇编程序，如果对于编译器优化的线性汇编程序不是很满意，还可以直接用手工编写并行汇编程序，这样可以达到最优的性能，但这样对于开发人员的要求很高。因此建议较简单的函数采用并行汇编，达到最优性能；对于较复杂的函数采用线性汇编，以便加快开发速度。 (f)eXpressDSP标准 由于DSP的灵活性，TI有众多的提供各种算法的第三方公司，但在每一个具体的应用中一般需要将多种算法集成在一起，由于各种算法对资源的需求不同，很容易发生冲突，因此TI制定了eXpressDSP标准。它定义了一套建议算法遵循的接口标准，符合eXpressDSP的算法易于重复使用。由于视频服务器的型号繁多，算法更新快，因此开发时，符合eXpressDSP标准尤其重要。