基于TMS320VC550的JPEG视频压缩系统的实现

　

概要：，C55x提供了一种特殊函数一本征函数，可迅速优化C代码。本征甬数前有个下划线“一”，调用方法和普通函数相同。(3)使用图像库，TI提供基于C55x的图像库IMGLIB，库中都是图像处理常用的函数，而且可以用C语言调用，汇编优化好，执行效率高，因此尽量用库函数。在JPEG编码中比较关键的是DCT变换可调用库函数中的IMG_sw_fdct_8x8(short*fdct_data，short， *inter_buffer)，该函数完成一次DCT变换需用1 078个时钟周期。大大提高JPEG的编码效率。(4)高效使用MAC硬件，C55x有专门的硬件高效执行MAC运算。一个周期中可以执行一个单乘加或一个双乘加(dual-MAC)运算。(5)使用特殊数据类型(register类型、volatile类型、const类型)，对于需要多次重复访问的变量，如for循环中的变量值，一般可设置为register型变量。声明变量为register型能提高效率，但必须小心使用。在某些编译器中，优化器会自动分配一些变量为register 型。(6)减少判断循环，在使用判断方式选取控制语句时应尽量减少判断转移。DSP多采用流水线结构。由于TMS320C55X采用7级流水线结构，频繁的转移指令使得流水线难以发挥作用

基于TMS320VC550的JPEG视频压缩系统的实现,http://www.592dz.com

　　5．1 数据内存优化

　　由于VC5509A的片上存储器包括32 Kx16位DARAM，96 Kx16位SARAM，共128 K位的存储空间。其中DARAM为双访问内存，即在一个周期内可完成两次数据访问，SARAM为单访问内存，即在一个周期内只能完成一次数据访问，片外内存为扩展的SDRAM，访问其需要额外的等待时间，执行效率比较低。因此在算法设计中应合理安排内存分配，尽量将访问频繁的程序代码和数据放在片内内存中，特别是DARAM中，可以提高编码效率。

　　5．2 C代码优化

　　在JPEG的编码中，根据VC5509A结构特点及结合图像数据量大的特点，提高编码效率，考虑程序编写和优化如下：

　　(1)利用编译器优化，开启编译器的优化选项，包括基本优化、文件级优化和程序级优化。

　　(2)使用本征(intrinsics)函数，C55x提供了一种特殊函数一本征函数，可迅速优化C代码。本征甬数前有个下划线“一”，调用方法和普通函数相同。

　　(3)使用图像库，TI提供基于C55x的图像库IMGLIB，库中都是图像处理常用的函数，而且可以用C语言调用，汇编优化好，执行效率高，因此尽量用库函数。在JPEG编码中比较关键的是DCT变换可调用库函数中的IMG_sw_fdct_8x8(short*fdct_data，short， *inter_buffer)，该函数完成一次DCT变换需用1 078个时钟周期。大大提高JPEG的编码效率。

　　(4)高效使用MAC硬件，C55x有专门的硬件高效执行MAC运算。一个周期中可以执行一个单乘加或一个双乘加(dual-MAC)运算。

　　(5)使用特殊数据类型(register类型、volatile类型、const类型)，对于需要多次重复访问的变量，如for循环中的变量值，一般可设置为register型变量。声明变量为register型能提高效率，但必须小心使用。在某些编译器中，优化器会自动分配一些变量为register 型。

　　(6)减少判断循环，在使用判断方式选取控制语句时应尽量减少判断转移。DSP多采用流水线结构。由于TMS320C55X采用7级流水线结构，频繁的转移指令使得流水线难以发挥作用。

　　另外。DSP的大多数指令为单周期指令，但转移类指令却通常要耗费较多的机器周期。因此，应尽可能减少程序中的转移分支，以提高程序的效率。

　　6 实验结果

　　6．1 压缩效果实验结果

　　通过改变量化因子Q，改变图像的压缩比。压缩比越大，压缩过程中的视觉损失越大，压缩后的图片越不清晰。图6为采用不同的量化因子Q的压缩前后效果比较图。其中，图6a为未压缩，大小57．4 KB的原始BMP图像，图6b为压缩后大小为5．18 KB的图像，图6c为压缩后大小5．18 KB的图像。由图知，压缩后的图像与原始图像在视觉效果上相差不大。当Q=50时，压缩后图像所需存储空间仅为原图像的1／14。

　　6．2 压缩耗时实验结果

　　对于一个8x8数据块，各步耗时如下：分块：1．335μs；DCT变换：5． 39μs；量化：1．355μs；哈夫曼编码：3．375μs。说明一个8x8数据块总耗时为11．455μs，一帧720x576灰度图像的压缩总耗时为90x72x11．455=74 228．4μs，再加上其他辅助操作，实际耗时约75 ms。根据上述结果，在1 s内向上位机发送13帧720x576的灰度图像，基本满足系统要求。

　　7 结束语

　　介绍基于TMS320VC5509A DSP的JPEG视频压缩系统的设计和实现方案，该系统硬件设计采用DSP+FPGA的方案，充分发挥了各自优势；而软件设计针对C55x的结构进行程序结构和算法优化，经过验证达到较好的实时效果。由于该系统体积小、功耗低，适用于一些野外图像采集、远程视频监控等需要连续传输图像的场合。

www.592dz.com

　3．1 视频采集电路

　　该系统选用的视频解码器为Philip公司的高性能视频A／D转换器SAA7111。该器件是一款广泛应用于桌面视频、多媒体、数字电视、图像处理、视频电话的高性能视频输入处理器件。该器件采用3．3 V的CMOS电路，高度集成模拟前端和数字视频编码器；包括2路模拟视频处理通道，1个时钟产生电路，1个自动箝位和自动增益控制电路，1个多制式数字解码器，1个亮度／对比度／饱和度控制电路，以及色彩空间矩阵。SAA7111输出为16位VPO总线，支持不同位宽的数据输出格式。SAA7111支持的输出格式包括：12位YUV411，16位YUV4：2：2，8位CCIR-656、16位565RGB以及24位的888RGB。图3为视频采集电路。

　　3．2 存储器选型

　　选择存储器应从以下方面考虑：首先图像压缩算法中间数据量大，要求处理器的片上内存尽可能大，尽量避免对外部存储器读写操作。VC5509A的片上存储器包括32 Kx16位DARAM，96 Kx16位SARAM，共128 K位的存储空间。其中DARAM为双地址，在每个周期内可以对其进行两次操作(2次读，两次写，一次读和一次写)，这样大大增加片上存储器的利用率；其次，VC5509A片上资源丰富，包括I2C总线(多主从接口)，3个McBSPs(1个与多媒体卡／数字加密卡MMC/SD串行接口复用引脚)。利用 FC总线对SAA7111的片内控制寄存器进行读写操作，非常方便实时控制SAA711 1的工作状态；利用McBSP配合DMA，软件编程实现UART功能，无需专门的硬件UART，从而节省电路板空间：VC5509A采用144引脚 LQFP封装，便于安装、调试；VC5509A功耗小，工作在200 MHz主频下，功耗仅100 mW，非常适合嵌入式应用。

上一页  [1] [2]