OMAP3平台移动多媒体的视频解码方案
摘要：对标准的视频编解码标准(如H．264和AVS标准)的核心技术进行了分析，提出一种基于TI公司的OMAP3530处理器平台的通用视频解码方案。该方案充分利用了OMAP3530的硬件结构特点，特别是2D／3D图形图像加速器的特点，以提高解码速度。实验结果表明，AVS格式的QCIF码流解码速率可以达到25 fps，适合于便携式多媒体终端视频解码应用。
关键词：OMAP3530；视频解码；硬件加速
引言
随着多媒体技术的迅速发展以及3G时代的到来，人们对多媒体的要求越来越高，各种组织提出了多种视频算法。国际标准化组织制定了许多国际标准来规范多媒体技术的发展。在多媒体通信终端设备方面，TI公司的开放式多媒体应用平台OMAP(Open Multimedia Application Platform)体系结构，综合了ARM处理器的控制能力与DSP的运算能力，可以实现单一DSP无法完成的更多、更复杂的服务(如实时视频交互)等。TI公司1998年就推出了可扩展的开放式0MAP处理器平台，先后推出了0MAP310、0MAP710、OMAPl510、0MAPl610、OMAP2410与OMAP2420等处理器。2008年推出的OMAP3架构的器件(0MAP3503、OMAP3515、OMAP3525以及OMAP3530)，由ARM Cortex-A8内核和DS电感生产P TMS320C64X+内核组成，具有更强大的控制功能和运算功能。由于OMAP系列处理器一直强调向上兼容性，所以系列之间的通用性很强，结构变化不大，程序便
于移植。
本文以OMAP3530为例，分析了0MAP平台的硬件结构与软件编程特点；总结了TI公司提供的专用图像图形处理库(IMGLIB)的使用技巧，并与OMAPl510进行了部分比较；在流行的视频编解码标准的基础上，提出了基于OMAP3的视频解码器的通用解码方案。
1 OMAP平台简介
开放式多媒体应用平台OMAP结合高性能、低功耗的DSP核与控制性能强大共模电感器的ARM内核，是一种开放式的、可编程的体系结构，目前主要有OMAP1X、OMAP2X和OMAP3X系列。以OMAP3530为例，硬件结构如图1所示。
1．1 OMAP3530的硬件平台
0MAP3530的硬件平台主要由ARM内核、DSP内核以及流量控制器(Traffic Controler，TC)组成。
(1)ARM内核
OMAP3530采用ARM Cortex-A8核，工作主频最高可达720 MHz。它包括存储器管理单元、16 KB的高速指令缓冲存储器、16 KB的数据高速缓冲存储器和256K字的二级Cache；片内有64 KB的内部SRAM，为液晶显示等应用提供了大量的数据和代码存储空间。CortexA8内核采用13级流水线、32位的RISC处理器架构。系统中的控制寄存器对MMU、Cache和读写缓存控制器进行存取操作。ARM内核具有整个系统的控制权，可以设置DSP、TC以及各种外设的时钟及其他工作参数，控制DSP的运行停止。OMAP3530平台可支持包含绘图、多媒体内容和Java程序的先进应用。
(2)DSP内核
TMS320C64X+内核具有最佳的功耗性能比，工作主频最高为520 MHz；它具有高度的并行能力，32位读写和功能强大的EMIF，双流水线的独立操作以及双MAC的运算能力。它采用3项关键的革新技术：增大的空闲省电区域、变长指令和扩大的并行机制。其结构针对多媒体应用高度优化，适合低功耗的实时语音图像处理。另外，TMS320C64X+内核增加了固化了算法的硬件加速器，来处理运动估计、8×8的DCT／IDCT和1／2像素插值，降低了视频处理的功耗。
(3)流量控制器
流量控制器TC用于控制ARM、DSP、DMA以及本地总线对OMAP3530内所有存储器(包括SRAM，SDRAM、Flash和ROM等)的访问。
OMAP3530具有丰富的外围接口，如液晶控制器、存储器接口、摄像机接口、空中接口、蓝牙接口、通用异步收发器、I2C主机接口、脉宽音频发生器、串行接口、主客户机USB口、安全数字多媒体卡控制器接口差模电感器、键盘接口等。这些丰富的外围接口使应用OMAP的系统具有更大的灵活性和可扩展性。
1．2 OMAP3530的软件平台
利用OMAP可以建立两个操作系统：基于ARM的操作系统(如WinC电感器生产厂家E、Linux等)，以及基于DSP的DSP／BIOS。连接两个操作系统使用的核心技术是DSP／BIOS桥。0MAP支持多种实时多任务操作系统在ARM微处理器上工作，用来对ARM微处理电感式位移传感器器进行实时多任务调度管理，对TMS320C64X+进行控制和通信；同时，支持多种实时多任务操作系统在TMS320C64X+上工作，实现复杂的多媒体信号处理。DSP／BIOS桥包含DSP管理器、DSP管理服务器、DSP和外围接口链接驱动器。DSP／BIOS桥提供运行在Cortex-A8上的应用程序和运行TMS320C64X+上的算法之间的通信管理服务。开发者可以利用DSP／BIOS桥中的应用编程接口控制在DSP中实时任务的执行，并同DSP交换任务运行结果和状态消息。在这个环境下，开发者可以调用局部DSP网关组件来实现诸如视频、音频和语音等功能。因此，开发者不需要了解DSP和DSP／BIOS桥，就能开发新的应用软件。使用标准应用编程接口开发的应用软件，与基于0MAP的未来无线设备兼容。
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