基于Blackfin561的JPEG2000 壓縮算法實(shí)現(xiàn)及優(yōu)化
Blackfin561提供有各種各樣的微控制器型外設(shè),包括UARTS、SPI、PPI控制器、支持PWM的定時(shí)器、看門(mén)狗定時(shí)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和一個(gè)無(wú)縫同步和異步存儲(chǔ)器控制器。因而為設(shè)計(jì)師提供了巨大的設(shè)計(jì)靈活性,并最大限度地降低了終端系統(tǒng)成本。
(5)分層的存儲(chǔ)器架構(gòu)
Blackfin561支持改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)是具有分級(jí)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的組合。BF56l器件的地址總線寬度為32位,可以訪問(wèn)4G字節(jié)的地址空間。Blackfin處理器的存儲(chǔ)器架構(gòu)在器件實(shí)現(xiàn)中可提供Level l(L1)和Level 2(L2)存儲(chǔ)模塊,并可以通過(guò)EBIU外接L3處理器(SDRAM、Flash等)。本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/152240.htm
3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像的采集和壓縮處理。它有效利用了Blackfin561的專(zhuān)用視頻接口PPI和其它豐富的接口資源,具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、便于軟件編程的特點(diǎn)。圖2所示其系統(tǒng)工作流程及連接框圖。
由圖2可見(jiàn),本系統(tǒng)首先由CCD攝像頭來(lái)采集圖像,輸入的模擬信號(hào)經(jīng)ADV7183視頻編碼芯片轉(zhuǎn)換成ITU一656格式的數(shù)字視頻流,該視頻流通過(guò)BF561的PPI傳輸?shù)絊DRAM。然后由DSP從SDRAM讀入圖像,并執(zhí)行JPEG2000編碼操作,最后將壓縮視頻流輸入到輸出模塊進(jìn)行傳輸。輸出模塊由USB控制芯片ISPl362組成,可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和PC機(jī)的互連。FLASH用來(lái)存放加載文件LDR。
4 JPEG2000算法移植
如果用戶(hù)導(dǎo)入的Blackfin處理器的C代碼能夠兼容ANSI C語(yǔ)言,那么,就能直接在Blackfin上進(jìn)行構(gòu)建并執(zhí)行這個(gè)“現(xiàn)成的”代碼程序。但是結(jié)合嵌入式應(yīng)用環(huán)境,移植時(shí)還需注意以下幾點(diǎn):
首先要注意不同的平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)類(lèi)型的長(zhǎng)度定義可能是不一樣的。在程序移植中可以對(duì)數(shù)據(jù)類(lèi)型使用typedef宏進(jìn)行定義,如“typedef intINT32;”這樣便于移植時(shí)更改。
其次,因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)中的存儲(chǔ)空間有限,而且是分級(jí)的,且不同級(jí)別的處理器大小和運(yùn)算速度均不同。因此,在定義變量時(shí)需要考慮其存放地址。通過(guò)section(“存儲(chǔ)器段名”)語(yǔ)句可以將變量和代碼放入指定地址。其中“存儲(chǔ)器段名”可在ldf件中設(shè)置。
第三為了程序調(diào)用方便,PC平臺(tái)下的C程序會(huì)經(jīng)常使用大量的動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配(如calloc、realloc、new等)??紤]到嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn),即需要不停的循環(huán)處理,因此,應(yīng)該用靜態(tài)數(shù)組代替動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配。這樣不僅可以避免動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配造成的內(nèi)存碎片問(wèn)題,同時(shí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)也更加清楚明了。
此外,由于源程序中有許多文件操作,而嵌入式系統(tǒng)并不直接支持文件操作,所以應(yīng)予以剔除,用讀寫(xiě)數(shù)組的方式來(lái)替代。
最后應(yīng)注意Visual DSP++兼容的C語(yǔ)言庫(kù)函數(shù)。由于它不能識(shí)別malloc.h>等庫(kù)文件名稱(chēng),而calloc、malloc等動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)均包含在stdlib.h>中。所以,若要使用malloc,只需在程序中包入stdlib.h>即可。注意以上幾點(diǎn),C語(yǔ)言源程序就可以在VisualDSP++下運(yùn)行,從而實(shí)現(xiàn)其功能了。
5 程序優(yōu)化
由于移植后的算法只是簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)了圖像編碼功能,而遠(yuǎn)不能保證其實(shí)時(shí)性,因而需要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化主要涉及浮點(diǎn)轉(zhuǎn)定點(diǎn)運(yùn)算、代碼優(yōu)化和存儲(chǔ)器優(yōu)化。
5.1 浮點(diǎn)運(yùn)算轉(zhuǎn)定點(diǎn)運(yùn)算
Blackfin處理器是一款定點(diǎn)處理器。該處理器本身并不支持float、double等浮點(diǎn)數(shù)據(jù)類(lèi)型,而只能通過(guò)仿真實(shí)現(xiàn),所以,用Blackfln直接進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算是很費(fèi)時(shí)的。因而應(yīng)將小波變換及其它涉及浮點(diǎn)運(yùn)算的模塊全部定點(diǎn)化。
可以將浮點(diǎn)系數(shù)乘以一個(gè)尺度因子,使其變換成整數(shù)。然后在運(yùn)算過(guò)程中再除以尺度因子,這樣就避免了浮點(diǎn)操作。同時(shí),Blackfin處理器是針對(duì)小數(shù)形式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的,它提供了大量的運(yùn)算指令,可以快速的執(zhí)行定點(diǎn)和小數(shù)運(yùn)算。若用匯編編寫(xiě),則可以充分發(fā)揮處理器的性能,優(yōu)化幅度更大。下面給出小波變換定點(diǎn)化的一段程序:
評(píng)論