基于MIPS架構的處理器AU1200 的MAE驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)流程介紹

AU 1200作為一款基于MIPS架構的處理器，由于其片上集成了視頻硬件設備(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

　　1 MAE概述

　　MAE是AU 1200的片上硬件設備，除了可以實(shí)現視頻解碼功能外，還可以完成色彩空間轉換、濾波等工作。MAE在硬件結構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、運動(dòng)補償等；而后端主要完成圖像的濾波、色彩空間轉換等。除此之外，MAE還可以通過(guò)AU 1200片上外設CIM(Camera InteRFaceModule)處理從攝像頭獲取的數據。MAE使AU 1200的MIPS32核不用再因為視頻的實(shí)時(shí)解碼而產(chǎn)生大量的開(kāi)銷(xiāo)。從而使其能夠專(zhuān)注于完成接口、音頻處理等其他任務(wù)，這樣一來(lái)大大提高了系統的工作效率。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(kāi)發(fā)環(huán)境的建立

　　硬件開(kāi)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(guò)燒寫(xiě)工具可對其軟件系統進(jìn)行更新升級。只要建立交叉編譯環(huán)境便可在HHAU 1200上開(kāi)發(fā)硬件設備驅動(dòng)程序和應用程序。

　　2．1 宿主機開(kāi)發(fā)環(huán)境的建立

　　宿主機(PC)通過(guò)串口線(xiàn)連接至開(kāi)發(fā)板的串口1，同時(shí)通過(guò)交叉網(wǎng)線(xiàn)連接至開(kāi)發(fā)板的網(wǎng)口。宿主機安裝Red Hat Linux操作系統，所安裝的版本是EnterpriseLinux AS4，建議采用完全安裝。由于HHAU 1200開(kāi)發(fā)板在燒寫(xiě)時(shí)默認的IP為192．168．2．222，所以PC機的IP也要設置在該網(wǎng)段。在Linux PC下配置好NFS(為交叉開(kāi)發(fā)時(shí)Mount所用)、TFTP服務(wù)器(為下載燒寫(xiě)所用)和Minicom。以上幾項配置好后啟動(dòng)Minicom，當開(kāi)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(kāi)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(guò)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)行交叉編譯測試：編譯出的可執行文件用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，編譯出的可執行文件可以在MIPS處理器上直接運行。

　　3．MAE前端驅動(dòng)軟件設計及測試

　　3．1 驅動(dòng)軟件設計

　　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(shí)時(shí)解碼，其方框圖如圖2所示。

　　MAE前端的輸入數據是一系列的數據宏塊，宏塊數據以及頭信息、系數矩陣、運動(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，運動(dòng)補償參數，變換運算等信息。

　驅動(dòng)程序首先要把每一幀的地址寫(xiě)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的前端對宏塊數據進(jìn)行反量化，其結果輸入至逆變換單元進(jìn)行逆變換運算。逆變換運算單元通過(guò)查看maefe_config寄存器的COD標志位來(lái)決定采用哪種標準的視頻Cod-ec，從而執行相應的運算。逆變換運算完成后，數據送入運動(dòng)補償單元。運動(dòng)補償單元根據運動(dòng)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(guò)程通過(guò)編寫(xiě)函數fe_process_mb來(lái)實(shí)現，該函數的幾個(gè)參數分別是：

　　mae_fe_cfg：MAE前端的配置信息；mb_in：輸入的宏塊數據；cur_y_frame：當前幀Y分量；cur_cb_frame：當前幀Cb分量；cur_cr_fr-ame：當前幀Cr分量；mb_num：表示宏塊數據的序號。該函數的流程圖如圖3所示。

　　函數中的關(guān)鍵部分及說(shuō)明注釋如下所示：

　　3．2 驅動(dòng)軟件測試