（计算机应用技术专业论文）基于达芬奇技术的avs视频解码器的设计与实现.pdf

江苏大学硕士学位论文 摘要 m p e g 一4 、h 2 6 4 和a v s 是新一代先进的图像压缩编码标准，它们一直是 各国学术界和产业界研究的热点。a v s 是我国自主制定的音视频编码技术标 准，它具备高压缩率、高质量和相对较低的硬件实现复杂度，适合宽带、 有线、无线等一系列网络多媒体和存储应用的需要。随着第三代移动通信 技术的发展，使得在基于嵌入式技术的数字电视、i p t v 等数字家电上实现 a v s 解码、播放的研究更加迫切，并具有理论意义和实践意义。 通过对嵌入式、数字图像等技术的深入研究，提出基于嵌入式l i n u x 的a v s 视频解码器的设计方案。系统硬件平台采用基于双核构架的达芬奇 嵌入式微处理器，软件平台根据需求采用嵌入式m o n t a v i s t al i n u x 操作系 统。论文对a v s 的发展过程、嵌入式系统和嵌入式l i n u x 发展概况、a v s 视频编解码标准的特点和优势进行了深入分析。在此基础上，设计了a v s 视频解码器的软硬件总体框架。硬件平台根据视频解码播放的需要选择t i 的达芬奇软件框架结构，并进行开发环境的构建，包括：建立嵌入式系统 的交叉编译开发环境，对b o o t l o a d e r 的启动过程进行分析，实现 b o o t l o a d e r 的移植；针对t m s 3 2 0 d m 6 4 4 6 目标板，完成m o n t av i s t al i n u x 操作系统的内核配置和移植。a v s 视频解码器软件设计包括：根据解码框架 和解码流程设计a v s 解码算法；对解码的功能模块进行划分；对解码算法 进行c 语言级的总体优化；根据x d m 算法接口标准封装解码算法的c o d e c 库；创建d s ps e r v e r 、配置c o d e ce n g i n e 。在完成a v s 视频的解码算法设 计和集成后，设计了嵌入式平台应用层的视频播放程序，并进行了播放测 试。 解码算法c o d e c 的测试结果表明，在软硬件协同工作下，能够对a v s 视频测试文件进行实时的解码、播放，效果达到了a v s 的标清标准。设计 的c o d e c 具有易于升级、开发周期短的特点，可应用于i p 机项盒，还可以 移植到便携式媒体播放器( p m p ) 、视频会议终端、监控终端等，应用范围广 泛。 关键词：a v s ，视频解码，嵌入式l i n u x 系统，达芬奇技术，x 蹦，c o d e ce n g i n e ， d s ps e v e r 江苏大学硕士学位论文 a b s tr a c t m p e g 一4 ，h 2 6 4 锄da v si san e wg e n e r a t i o no fa u d i ov i d c o d i n gs t 锄d a r 丑t 1 1 e ya 阳 a l w a y st h eh o tr e s e a r c ho fe v e wc o u n t w sa c a d 锄1 i a 锄di n d u s t r i a lc i r c l e a v si sa 锄d i o v i d e 0c o d i n gs t a n d a r d ，w h i c hc o n s t i t u t e di n d 印e 1 1 d e l l t l yb yo u rc o u n 廿yi t h 鹪h i 曲 c o m p r e s s i o nr a t i o ，h i g hq u a l i t y 甜l dr c l a t i v e l yl o w e rc o m p l e x i t yo fh 衲a 佗i m p l e i i l 伽t a t i o l l ， w k c ha r es u i t a b l ef 0 rr e q u i r 锄e n to fm u l t i m e d i aa n ds t o r a g ea p p l i c a t i o no v e rb r o a d b a n 文 c a b l e 锄dw i r e l e s sn e t w o d 【s a sm ee v 0 l u t i o no f 圮t l l i r d g 锄e r a t i o no fm o b i l e t e l e c o m m u n i c a t i o nt e c h n i q u 懿，t h er e s e 种c ho ni m p l e n l t a t i o no fa v sd e c o d i n g 锄dp l a y i n g o nd i 百t 出t v 锄di p t vi sb e c o m i n gm o r ei m p o n 锄ta n d 蝇e n t ，a n di t h 觞i m p o r t a n t t h e o r c = t i c a la n dp r a c t i c a ls i 霉皿i f i c a n c e b yd e 印s t u d yo ne n l b e d d e da r l dd i g i t a li m a g et e c h i q u e s ，t h ed e s i g ns c h 锄eo fa v s v i d e 0d a d i n g ，w h i d lb 勰e do nt h e 锄b e d d e dl i r m xs y s t 锄，i sp r e s e n t e d t h e 趴，s t 锄 h 讪a r ep l a t f o 姗u s 懿t l l e 锄b e d d e dm i c r o p r o c e s s o ro fd a v i n c i ，w h i c hb 勰e do nt h e d u a l c o r ea r c l l i t e c t u r e a c c o r d i n gt ot h er e q u i r 锄e n t ，s o r w 孤- ep l a t f b 肌u s e s 锄b e d d e d m o n t a l v i s t al i m s y s t 锄t h ep a p e rm a k e sat h o r o u 曲锄a l y s i so fd e v e l o p m 肌tp i 0 c e s so f a v s ，d e v e l o p m 铋ts u r v e yo f 锄b e d d e ds y s t 锄a i l de l b e d d e dl i n u x ，f 宅a t u i e s锄d a d v 觚t a g e so fa v sv i d e oc o d i n gs t 锄d a r d o nt h i sb a s i s ，t h eg e n 何a l 舶m e w o r ko fs o 仃w a r c 锄dh 砌w a r er ra 、厂sv i d e 0d e c o d i n gi sd e s i 鼬o d a c c o r d i n gt o l er e q u i r 锄to fv i d d e c o d i n g 锄dp l a 蚵n 岛t h ed a v i n c is o m v a r ef e w o 出i ss e l e c t e df b r t h eh a 小r 砸cp l a t f 0 咖。 锄dm ed e v e l o p i n g 翎啊r 0 姗朗ti sc o n s t n l c t e d ，i n c l u d 鼯：b u i l d i n gc r o s sc o m p i l cd e v c l o p i n g e n v i r o n 】m e n to f锄b e d d e ds y s t e m ，a n a l y z i n gl eb o o t i n gp r o c e s so fb 0 0 t l o a d i m p l e m e n t i n gm et 姗s p l 锄t a t i o no fb 0 0 t l o a d 锄da i l i l i n ga tt m s 3 2 0 d m 6 4 4 6t a 唱e tb o a 畦 c o m p l e t i n gt h ek e n l e lc 0 n 矗g u r a i t i o n 肌d 仃锄s p l a n t a t i o no fm o n t a v i s t al i n u xs v s t 锄t h e s o m v a r ed e s i 印o fa 、厂sv i d e od e c o d i n gi n c l u d e s ：a c c o r d i n gt ot h ed e c o d i n g 胁e w o 出a n d n o w d e s i 盟i n ga v sd e c o d i n ga 1 9 0 r i t l _ i n i ，d i v i d i n gt h e 缸1 舐o n a lm o d u l 鹤o fd e 0 0 d i n g o p t i m i z i r 唱t h ed e c o d i n ga l g o r i t h mg 朗e m l l yi ncl a n g u a g el e v e l ，a o r d i n gt ot l l ei n t 盯f a s t 锄d a r do fx d ma l g o r i t h m ，e 1 1 c 印s u l a l i n gt h ec o d e cl i b r a 巧o ft h ed e c o d i n ga 1 9 0 r i t h 弛 e s t a b l i s h i n gt h ed s ps e e r 锄dd ot l l ec o n f i 删i o no fc o d e ce n g i n e a 1 f t e rc o m p l e t i o no f d 豁i 印a l l di n t e 莎a t i o no fa 、，sv i d e od e c o d i n ga 1 9 0 r i t h n l ，t h ev i d e 0p l a 如n gp r o 黟锄o f a p p l i c a t i o nl a y e r w h i c h 舳o nt h ea 删d e dp l a t f o r mi sd 销i g n e d ，锄dt h ep l a 如n gp r o c 懿si s t e s t e d t 1 l et 岱tr e 龇l t so ft h ed c c o d i n ga l 鲥t h m sc o d e ci n d i c a t 岱t h a tt h ea v sv i d t 骼tf i l c c o u l db ed e c o d e d 觚dp l a y e di nr e a lt i m eu n d e rc o o p 训v ew r o d ( o fs o 疔w a r ea n dh 利w a r e t h cd e c o d i n ga n dp l a 虮n ge 仃e c th 嬲陀a c h c dt h es t 锄d 莉d e f i l l i t i o no fa v s t h ec o d h 豳 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，定义了数字视频的信号标准。按照标准，模拟电视信号 以4 ：2 ：2 取样，亮度信号和色度信号的采样频率分别是1 3 5 m h z 和6 7 5 m h z ，每个像素 量化为8 b i t ，则符合该建议的数字电视信号的总码率为：( 1 3 5 8 + 6 7 5 8 2 ) m b i 洮= 2 1 6 m s ，传送这样高码率的数字视频信号至少需要7 0 m h z 带宽，在实际应用中是不可 能实现的。如果要把这种视频流存放在6 5 0 m b 的光盘中，一张光盘只能存放2 0 多秒， 而一块1 0 g 的硬盘也存储不了几分钟的视频图像，这种开销在实际应用中是不允许的。 因此，必须要采用音视频压缩编码技术对数字视频信号进行有效的压缩，用尽可能少的 数据来表达信息，节省传输和存储的开销。 自2 0 世纪8 0 年代以来，视频图像压缩技术不断发展。国际电信联盟i t u t 、国际 标准化学会国际电子学委员会i s o i e c 是目前国际上制定视频编码标准的正式组织， 它们相继制定了各种图像压缩国际标准，如1 9 8 8 年l o 月发布了在n i s d n 中传输电视 电话及会议电视的h 2 6 l 建议。“：1 9 9 1 年1 1 月发布了j p e g ( 联合图片专家组) 建议， 这是一个对静止图像进行压缩编码的国际标准；1 9 9 1 年1 1 月发布了m p e g l 建议；1 9 9 3 年1 1 月发布了m p e g 2 建议，希望囊括数字电视及图像通信各领域的活动图像编码， 目前已经在数字电视系统得到广泛的应用；1 9 9 5 年1 1 月发布了低码率( 小于6 4 k b l s ) 视频编码的h 2 6 3 建议，主要用于电视电话及会议电视的压缩编码中；1 9 9 9 年1 月发 布了甚低码率( 小于8 k b s ) 的m p e g 4 建议，主要应用于电视电话和互联网等甚低码 率信道的通信中；1 9 9 8 年，i t u tq 6 s g l 6 ( v c e g ：v i d e 0c o d i n ge x p e n sg m u p ) 提出 研究新一代编码标准h 2 6 l 晴儿引，其目的是进一步提高编码效率和应用到更广阔的领域 中去；2 0 0 3 年3 月，删- t 的v c e g 和i s o i e c 的m p e g 联合视频组j ( j o i n tv i d e 0 t c 锄) 制定的h 2 6 4 m p e g 4p a n1 0 a 、厂c ( 以下简称h 2 洲c ( 标准第一版的最终草 案( f c d ) 发布，其主要面向从高质量到低比特率，从有线到无线各种应用。 我国于1 9 9 6 年开始部署数字电视并正式加入m p e g 组织，成立i s o i e cm p e g 国 际标准化委员会中国代表团( m p e g c h i n a ) ，积极参加了最新国际视频编码的制定。2 0 0 2 年6 月，数字音视频编解码技术标准工作组( 简称a 、，s ，a u d i o d c o d i n gs t 锄d a r d ) 由国家信息产业部科学技术司批准成立口1 。在“8 6 3 计划和相关政府部门的大力支持 下，中国科学院计算技术研究所先后联合了国内从事数字音视频编解码技术研发的组织 和企业，在积极参与m p e g j v t 国际标准制定的基础上，对数字音视频技术开展了较 为深入的研究，提出并完成了具有自主知识产权的第二代数字音视频编解码标准a 、，s ， 2 0 0 3 年度完成了标准的报批稿 专利一 标准一 芯片与软件一 整机与系统制造一 数字媒体运营与文化产 业”的产业链提供难得的机遇和跨越发展的技术源头，是可以让中国a 、，产业直起腰的 技术标准。 本文j 下是在这一大环境下对a v s 视频解码器进行了研究和设计。课题采用t i 公司 新一代基于达芬奇( d a v i n c i ) 技术的硬件开发平台和1 m s 3 2 0d s p 算法标准进行设计 和开发，希望以此能够推广a v s 标准在国内音视频产业的应用，加速a v s 产业链的形 成，促进我国数字音视频产业的发展。 1 3 研究内容 通过对a 、，s 视频标准及其解码算法的深入研究，利用嵌入式l i l 嗽操作系统、t l ( 德州仪器) 公司推出的c 0 d e ce n 百n e 软件框架、x d m ( e ) ( p 陀s s d s pd i 百t a lm e d i a ) 算 法接口标准，在基于达芬奇技术的数字视频评估板t m s 3 2 0 d m 6 4 4 6 上设计并实现了 a v s 的视频解码器，完成的主要工作有： ( 1 ) a 、，s 标准1 o 版本第2 部分( 视频) 研究：主要包括a v s 视频的编解码原理， a v s 的解码算法与解码流程。 ( 2 ) 达芬奇技术研究：包括达芬奇处理器架构，达芬奇软件的组成，达芬奇开发工 3 江苏大学硕士学位论文 具的使用及达芬奇技术支持系统。 ( 3 ) a v s 解码器开发环境的构建：安装交叉编译工具链，建立交叉编译丌发环境。 对t m s 3 2 0 d m 6 4 4 6 的功能、结构、资源分配进行研究，在此基础上编译、移植b 0 0 t l o a d 盯 和嵌入式“n u ) 【操作系统，并对b 0 0 t l o a d 盯和l i n 弧操作系统的启动和初始化过程作了 深入的研究。 ( 4 ) a v s 解码器功能模块设计：对a v s 编解码流程进行研究，在理解解码器总体框 架结构的基础上，对解码器进行功能模块的划分与设计。 ( 5 ) a v s 解码器算法优化、集成与测试：针对解码算法做c 语言级的总体优化，基 于x d m 算法接口标准，封装a v s 解码算法的c o d e c 库；创建d s ps e r v e r ，集成a v s 的c o d e c 库；配置c o d e ce n 垂n e ，设计应用层的a 、，s 播放应用程序，由其调用d s p 端 的a v s 解码算法，完成a v s 码流的解码和播放。 4 江苏大学硕士学位论文 第二章a v s 视频解码器总体方案设计 a v s 视频解码器是在软硬件协同工作的基础上运作的，良好的总体方案设计是解码 器能够开发成功的关键。在研究了达芬奇技术硬件平台和达芬奇软件和开发工具后，本 章提出解码器的总体设计方案，并分别从硬件平台和软件设计两个方面进行介绍。 2 1a v s 解码器总体框架设计 一般来讲，嵌入式软件系统分为应用层、信号处理层和i o 层三部分，t i 提供的达 芬奇软件框架也是基于这样的结构。应用层运行在删子系统之上，开发人员可以在 系统的用户空间设计上层的应用程序。信号处理层运行在d s p 子系统之上，通常负责 信号处理，包括音视频编解码算法、c o d e ce n 西n e 远程服务器、d s p 实时操作系统 d s p b i o s 以及和a r m 通信。i 0 层就是驱动层，是针对达芬奇外设模块的驱动程序。 本课题研究的a v s 视频解码器，在以达芬奇处理器为核心的硬件开发平台上，利 用达芬奇软件框架，进行应用层和信号处理层设计，分别对应a r m 端和d s p 端两部分。 a r m 端，使用c 0 d e ce n 西n e 框架提供的v i s aa p i 接口调用运行在远端d s p 子系统上 的a 、，s 解码算法，通过e p s i ( e 嬲yp 谢p h e r a ls o 脚a r ei l l t e r f a c e ) a p i 来访问和操作外 设，完成a v s 视频流读取、解码器初始化和解码后的显示功能。d s p 端，基于x d m 算 法标准，设计a v s 视频解码算法，算法符合a 、，s 标准1 o 版本。 根据上述设计思路，提出解码器的总体框架，如图2 1 所示： o 嵌入式l i n u x 操作系统 一 a v s 解码嚣 篇 内核空同i，0l | y 竹 圆圆回圈回 圈圈囤回囤 lf i | 飘 一一一一一一一一1 s 喙聃ip r 懈蝴唱l i y 玎 d s p ，b i o s f 一一一一一 - 一一磊矗i l 一一一一j 一一一! a r m 子系统lid s p 子系统 基于达芬奇处喜嚣的嵌入式硬件平台 图2 1 a v s 解码器总体框架 5 江苏大学硕士学位论文 2 2a v s 视频解码器硬件平台 计算机处理器体系架构有c i s c ( c o m p l e xi n s t m c t i o ns e tc o m p u t e r ) 和r i s c ( r e d u c e di i l s 仃u c t i o ns e tc o m p u t e r ) 两种，c i s c 存在许多缺点。首先，在这种计算机 中各种指令的使用率相差悬殊：一个典型程序的运算过程所使用的8 0 指令，只占一 个处理器指令系统的2 0 。事实上最频繁使用的指令是取、存和加这些最简单的指令 这样一来，长期致力于复杂指令系统的设计，实际上是在设计一种难得在实践中用得上 的指令系统的处理器。同时，复杂的指令系统必然带来结构的复杂性。这不但增加了设 计的时f b j 与成本还容易造成设计失误。此外，尽管v l s i 技术现在已达到很高的水平， 但也很难把c i s c 的全部硬件做在一个芯片上，这也妨碍单片计算机的发展。在c i s c 中，许多复杂指令需要极复杂的操作，这类指令多数是某种高级语言的直接翻版，因而 通用性差。由于采用二级的微码执行方式，它也降低了那些被频繁调用的简单指令系统 的运行速度。针对c i s c 的这些弊病，帕特逊等人提出了精简指令的设想，即指令系统 应当只包含那些使用频率很高的少量指令，并提供一些必要的指令以支持操作系统和高 级语言。按照这个原则发展而成的计算机被称为精简指令集计算机( r e d u c e di n s t r u c t i o n s e tc o m p u t e 卜r i s c ) ，简称r i s c 。 r i s c 思想的提出从简化指令集的角度降低了微处理器的开发难度和成本，同时提 高微处理器的并行度。a r m 系列处理器正是基于r i s c 思想进行设计的，其代码密度 性能介于其他多数r i s c 微处理器和c i s c 微处理器之白j 。a i 蝴主要使用3 2 位的r i s c 指令，但是指令代码利用率低。为弥补此不足，a r m 在新型构架( v 4 t 版本以上) 定 义了1 6 位的t i l 硼曲指令集，大大提高了代码密度。目前广泛应用的删微处理器有 a i ；u 7 系列、a i t m 9 系列、a r m 9 e 系列、a r m l o e 系列、s e c u 疋o r e 系列、m p c o r e 系 列和m t e ls 仃d n g a r m x s c a l e 系列。 a r m 微处理器特点：体积小、低功耗、低成本、高性能；支持n u m b ( 1 6 位) a l 洲 ( 3 2 位) 双指令集，能很好地兼容8 1 6 位器件；大量使用寄存器，指令执行速度更快； 大多数数据操作都在寄存器中完成；寻址方式灵活简单，执行效率高；指令长度固定。 这些特点使得删在专门针对嵌入式系统的微处理器市场中始终处于有利的地位。 通甘的d s p ( d i 西t a ls i 鲷a lp r c c 岱s o r ) 也是基于r i s c 思想设计的一种具有特殊结构 的微处理器，内部采用程序和数据分丌的哈佛结构，即数据总线和地址总线分开，使程 序和数据分别存储在两个分开的空间，允许取指令和执行指令完全重叠。也就是说在执 行上一条指令的同时就可取出下一条指令，并进行译码，这大大的提高了微处理器的速 度。另外还允许在程序空间和数据空间之间进行传输，因此增加了器件的灵活性。d s p 处理器还具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的d s p 指令。 d s p 的实时运行速度可达每秒数以干力条复杂指令程序，远远超过通用微处理器。 由于它运算能力强，速度快，体积小，而且采用软件编程具有高度的灵活性，因此为从 事各种复杂的信号处理应用提供了一条有效途径。根据数字信号处理的要求，d s p 芯片 一般具有如下主要特点： 6 江苏大学硕士学位论文 ( 1 ) 在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法； ( 2 ) 程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据； ( 3 ) 片内具有快速删，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问； ( 4 ) 具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持； ( 5 ) 快速的中断处理和硬件i 0 支持： ( 6 ) 具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器； ( 7 ) 可以并行执行多个操作； ( 8 ) 支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。 a r m 和d s p 相比有各自的特点：a 1 w 具有较强的事务管理功能，其优势主要体 现在控制方面，适合做用户界面和上层应用程序等；而d s p 的优势在于强大的数据处 理能力和较高的运行速度，适合做特定的复杂算法，如数字音视频的编解码算法。 根据a v s 视频解码器的总体设计方案和a l w 和d s p 各自的特点，课题选用了闻 亭公司的t m s 3 2 0 d m 6 4 4 6 评估板作为硬件开发平台，核心是基于a r m 和d s p 双核架 构的达芬奇处理器，它是t i 达芬奇技术的杰出代表。 2 2 1t 鹏3 2 0 d m 6 4 4 6 评估板 t m s 3 2 0 d m 6 4 4 6 的硬件结构如图2 2 所示。 3 2 m b1 6 m b n o r f i 鹤h i n a n d 几a 曼h 引料倾秘幄 忑警矿1 毫。 图2 21 m s 3 2 0 d m 6 4 4 6 主要硬什结构图 评估板具有诸多功能模块与扩展接口，硬件部分主要有： 处理器： 达芬奇处理器( 双核架构) ： 删9 2 6 e j s 内核：主频2 9 7 m h z t m s 3 2 0 c 6 4 】【+ d s p 内核：主频5 9 4 m h z 存储器： d d r 2s d r a m ：2 5 6 m n o rf l a s h ：3 2 m b n a n df l a s h ：1 6 m b 7 竖裟 h 耍 圭一 一一h一一眦 江苏大学硕士学位论文 视频输出： r c a 复合视频输出接口( n t s c ，p a l ) s v i d e o 输出端子( n t s c ，p a l ) r g b 分量输出接口 通讯调试接口： j t a g 调试接口 u a i 汀接口( 调试终端) 一个l o l o o b a s e t 厂r x 自适应e t h 啪e t 接口 2 2 2 达芬奇处理器 2 0 0 5 年9 月，t i 发布了达芬奇技术这一全新的概念，它是可以给用户提供更多创 意和想像空间的技术，这也是t i 为什么把这个技术命名为达芬奇的原因，希望他们的 用户将来都能够成为创意大师。达芬奇技术的推出标志着t i 在数字媒体技术方面达到 了一个新的高峰，该技术使得o e m ( o r i 昏n a le q u i p m e n tm a i l u 最l c t u r e r ，原始设备生产 商) 厂商能够更轻松、更快速地开发各种低成本的创新型数字视频产品，为用户带来全 新的数字视频体验。 达芬奇技术是由达芬奇处理器、达芬奇软件、达芬奇开发工具和达芬奇技术支持系 统等组件优化构成n 刳。其中达芬奇处理器是包含基于可扩展可编程d s p 的s o c ( 可从 d s p 与a r m 内核进行定制) ，同时还包含优化的加速器与外设，以全方位满足各种数 字视频终端设备对价格性能以及功能等多方面的需求。评估板上的t m s 3 2 0 d m 6 4 4 6 处 理器芯片就是t i 在2 0 0 5 年推出的一款达芬奇处理器，其结构如图2 3 所示n 引。 ：2 曳 图2 3t m s 3 2 0 d m 6 4 4 6 处理器结构 t m s 3 2 0 d m 6 4 4 6 处理器的结构特点如下： ( 1 ) 高性能 采用低功耗高性能的3 2 位t m s 3 2 0 c 6 4 x + 内核a r m 9 2 6 e j s 内核，工作频率分别 江苏大学硕士学位论文 高达5 9 4 m h z 和2 9 7 m h z ，增强了对视频和音频的解码能力。 ( 2 ) 低功耗 多电源管理模式双内核电压供给为1 6 v ；a l 蝴9 2 6 e j s 内核具有16 l 指令和8 k b 数据c a c h e ，t m s 3 2 0 c 6 4 x + d s p 内核具有3 2 k b 程序r j 6 d w c a c h e ，8 0 k b 数据 r a m c a c h e 及“k b 未定义r a m c a c h e ；支持3 3 v 或1 8 v 的i o 接口和存储器接口。 ( 3 ) 专用的视频图像处理器和视频处理子系统 专用的视频图像处理器用于对视频数据处理；视频处理子系统包括1 个视频前端输 入接口和1 个视频末端输出接口，视频前端输入接口用于接收外部传感器或视频译码器 等图像，视频末端输出接口输出图像到s d t v 、l c d 、h d t v 等显示屏上。 ( 4 ) 存储容量 最大可扩展2 5 6 m b3 2 位的d d r 2s d r a m 存储空问和1 2 8 m b l 6 位的f l a s h 存 储空白j 。 ( 5 ) 众多的外设 6 4 通道增强型d m a 控制器；串行端口( 3 个u a r - t s 、s p i 、音频串口) ；3 个“ 位通用定时器；1 0 1 0 0 m 以太网；u s b 2 o 端口；3 个p w m 端口；多达7 1 个通用i o 口：支持m m c s d c f 卡等。 删9 2 6 e j s 内核是采用管道化流水线的3 2 位r i s c 处理器，同时配备t h u 盯曲指 令扩展。它能够处理3 2 位或1 6 位的指令和8 位、1 6 位、3 2 位的数据。它通过使用协 处理器c p l 5 和保护模块使体系结构得到增强，并提供数据和程序内存管理单元 ( m m u ) 。m m u 具有两个6 4 项的转换旁路缓存器( t l b ) 用于指令和数据流，每项均可映 射存储器的段、大页和小页。 t m s 3 2 0 c 6 4 x + d s p 内核构建在v e l o c i t i 2 体系结构的基础上，是v e l o d t i 2 体系结 构的进一步增强，以其c “x + 内核的先进超长指令字( v l l w ) 结构，获得当前应用设备 所需要的极高性能。 在结构上，其特点为： ( 1 ) c 6 4 x + 片内有2 个数据通道、8 个功能单元和2 个一般目的寄存器文件( a 和b ) ； ( 2 ) c 6 4 x + d s p 采用超长指令字( v l l w ) ，即在每个时钟周期，最高可提供8 条3 2 位指令，总字长为2 5 6 位的指令包同时分配到8 个并行处理单元。在5 9 4 m h z 的时钟频 率下，当片内8 个处理单元同时运行时，其最大处理能力可以达到4 8 0 0 m i p s ； ( 3 ) c “x + d s p 具有双1 6 b i t 扩充功能，芯片能在一个周期内完成双1 6 位的乘法、 加减法、比较、移位等操作。c 6 4 x + 通过把d s p 运算压缩在较少的周期里，加速通信和 图像应用。在增强并行性的扩展中，四组8 位两组1 6 位指令允许每秒进行约9 0 亿次8 位乘法上累加周期( m a c ) 运算。 2 2 3 硬件资源 为了简化软件开发，评估板上所有的存储器采用统一编址，如表2 1 所示n 3 】。 9 江苏大学硕士学位论文 表2 1 存储器地址映射 s 忑 甚飞 e d ns i z e a r m c “x + a d d r e s s a d r d e s s ( b y r 盹) o x 0 0 0 0 0 0 0 0 o x o o o ol f f f8 ka i 己mr a m 0 ( i 鹏虮l c t i o n ) 0 x o o o o2 0 0 0o x 0 0 0 03 f f f8 k a r mr a m l ( i n s t r u c t i o n ) o x 0 0 0 04 0 0 0o x 0 0 0 07 f f f1 6 k a i t mr o m ( i i l s t n l c t i )r e s e 删 o x o 0 0 08 0 0 00 x 0 0 0 09 f f f8 ka i 己mr a m o ( d a t a ) 0 x 0 0 0 0a 0 0 00 x 0 0 0 0b f f f8 ka i t mr a m l ( d a t a ) 0 x 0 0 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