基于TMS320DM6446的H.264編碼器的設計與優(yōu)化

作者：時間：2011-03-05 來源：網絡

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2 對DSP數(shù)據(jù)搬移的優(yōu)化
視頻編碼需要處理較大的數(shù)據(jù)量，如一幀CIF格式的YUV數(shù)據(jù)約有150K，而H.264除了要存儲當前幀的信息外還必須存儲重建幀和參考幀的信息，為此必須使用DM6446的片外存儲器，即DDR。但是DSP的CPU對不同存儲器的訪問速度是不一樣的，訪問速度最快的是離DSP核最近的L1P和L1D，其次是二級緩存L2，訪問速度最慢的是DSP的片外存儲器。DSP對不同存儲器的訪問速度相差數(shù)倍。為了提高編碼器的運行效率，節(jié)省DSP核對各個模塊訪問所消耗的時鐘周期，需要啟用DSP的DMA作為數(shù)據(jù)在兩個存儲器之間的傳輸通路。DMA的特點是可以在不需要CPU干預的情況下，在后臺執(zhí)行數(shù)據(jù)的高速傳輸，能夠有效減輕CPU的負荷。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/150985.htm

C64x+在外部存儲器與內部存儲器之間的數(shù)據(jù)傳遞可以通過增強型DMA（EDMA）實現(xiàn)。EDMA傳輸?shù)陌l(fā)起方式有3種，包括手動觸發(fā)方式、外設事件發(fā)起方式及QDMA模式。在編碼算法中，每處理完一組宏塊就要向CPU提出DMA傳輸申請，因此采用QDMA模式的傳輸發(fā)起方式更適用于編碼算法。

DSP核對兩級內部存儲器L1和L2的訪問速度也不同，如果將外部存儲器的數(shù)據(jù)直接通過EDMA傳入L1D和L1P，這樣的傳輸方式雖然較快，但需要分配比較大的L1 SRAM，這意味著L1的Cache就會變小，過小的L1 Cache會影響L2和外部內存中的代碼和數(shù)據(jù)的效率。出于上述考慮，可以將L2作為L1與外部存儲器之間的數(shù)據(jù)過渡區(qū)。L1和L2之間的數(shù)據(jù)傳遞采用C64x+新引入的IDMA，其原理跟EDMA相似，實現(xiàn)兩個內部存儲器的高速數(shù)據(jù)傳遞。

為了使EDMA可以不間斷的實現(xiàn)數(shù)據(jù)的搬移，本設計采用了二級乒乓傳輸?shù)姆绞?，首先在L1 SRAM和L2 SRAM中開辟兩個緩沖區(qū)，CPU在處理一個當前宏塊組數(shù)據(jù)之前先處理EDMA和IDMA的傳輸申請，當CPU編碼完一個宏塊組時，IDMA已將數(shù)據(jù)搬移至離核最近的L1緩沖區(qū)，當CPU繼續(xù)處理下一個宏塊組前再次處理EDMA和IDMA的傳輸申請。如此以乒乓傳遞的方式搬移數(shù)據(jù)可以保證CPU處理數(shù)據(jù)時最短的等待時間。

優(yōu)化結果及分析
表2為優(yōu)化前后的H.264編碼器對3個測試序列在DM6446上編碼后的結果比較。在表2中，優(yōu)化后的幀頻率比優(yōu)化前有了較大幅度的提高，這是由于對編碼器的運動估計模塊進行優(yōu)化后，有效減少了這一模塊所消耗的時鐘周期。而對DSP數(shù)據(jù)搬移方式的優(yōu)化，減少了DSP核等待數(shù)據(jù)搬入所消耗的時鐘周期。表2中，PSNR的值在優(yōu)化前后并沒有明顯變化，說明優(yōu)化后編碼質量未受大的影響。