基于ARM Linux QT的掌上多媒體系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)

3 性能優(yōu)化
盡管ARM9處理器主頻可以高達(dá)200MHz以上，但是為了降低功耗，本系統(tǒng)在保證滿足實時播放的前提下，對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。所以，在一個資源受限的處理器上要實現(xiàn)多媒體文件的實時播放，性能優(yōu)化成為關(guān)鍵。本系統(tǒng)主要通過解碼程序優(yōu)化，打開Cache等措施來提高系統(tǒng)性能。
3．1 對解碼程序的優(yōu)化
由于解碼過程絕大部分是計算，以MP3音頻文件為例，其解碼過程主要是高精度乘法和矢量運算，其中80％的CPU時間用于數(shù)值計算，因此對于解碼部分主要采用了以下方法進(jìn)行優(yōu)化：
(1)整數(shù)運算。在沒有硬件浮點單元的CPU上，浮點運算是仿真方式，因此解碼代碼中應(yīng)直接采用整數(shù)運算方式編碼，而避免浮點運算；
(2)通過查表方式代替很多運算式獲取計算結(jié)果，對調(diào)用頻繁的小函數(shù)采用inline修飾；
(3)關(guān)鍵代碼采用匯編語言編程，以獲得更高效的目標(biāo)代碼，來提高系統(tǒng)的運行性能。
3．2 打開Cache
ARM9處理器帶有獨立的16 kB數(shù)據(jù)Cache和16 kB的指令Cache。本系統(tǒng)中，打開指令Cache肯定能在一定程度上提高性能。至于數(shù)據(jù)Cache，由于從SD卡或者U盤讀進(jìn)來解碼的數(shù)據(jù)使用完畢后就再也不會使用了，解碼產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也是一樣，使用一次就會被丟棄，因此數(shù)據(jù)訪問的時間局限性基本是不存在的。但是，系統(tǒng)在訪問數(shù)據(jù)時存在很強的"空間局限性"，所以打開數(shù)據(jù)Cache后可以提高性能，因為：
(1)Cache和IDRAM之間通過Burst方式傳遞數(shù)據(jù)，提高了總線帶寬，從而降低讀數(shù)據(jù)的延遲。
(2)Cache一次讀128bit或256bit，當(dāng)讀已在Cache中的數(shù)據(jù)時就會命中。
(3)通過WriteBuffer或WriteBack方式讀內(nèi)存時，沒有寫DRAM的延遲。
但是這樣也會帶來數(shù)據(jù)不一致的問題，主要是DMA造成數(shù)據(jù)的不一致，因為SD卡或USB的傳輸是通過DMA進(jìn)行的，其傳輸過程無需CPU干預(yù)，DMA操作直接訪問內(nèi)存，但不會跟新Cache和寫緩存相應(yīng)的內(nèi)容，這樣就造成了數(shù)據(jù)的不一致，可用以下方法解決：
(1)將SD卡或USB和CPU共享的控制數(shù)據(jù)空間設(shè)置為uncachable，否則無法保證CPU讀到的Cache中的數(shù)據(jù)是最新數(shù)據(jù)，從而可能造成系統(tǒng)運行錯誤。
(2)SD卡或USB輸入模塊通過DMA像主存?zhèn)鬏斘募?shù)據(jù)時，寫數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)是由文件系統(tǒng)提供的。該緩沖區(qū)的特點是存儲空間比較大而且是順序訪問的，可將其設(shè)置為cachable。
經(jīng)過上述方法的優(yōu)化以后，系統(tǒng)性能得到了大幅度的提高。經(jīng)過測試表明，優(yōu)化后解碼所需的時間為優(yōu)化前的15％左右，均小于正常播放所需的時間，完全滿足實時播放的要求。

4 結(jié)束語
本系統(tǒng)以ARM9處理器為核心建立嵌入式多媒體系統(tǒng)，并在其上移植Mplayer播放器，擴(kuò)展其功能，使mpeg-1、mpeg-2、avi等視頻格式以及MP3、WMA等音頻格式都能在其上流暢地播放，并實現(xiàn)了影音錄制功能。在測試中各模塊工作正常，達(dá)到了能全屏播放視頻，流暢播放音頻，能夠?qū)z像頭拍到的視頻傳送到Mplayer進(jìn)行播放，能讀取外接U盤或者SD卡中的多媒體文件進(jìn)行播放，能從網(wǎng)絡(luò)下載多媒體文件到擴(kuò)展存儲設(shè)備被Mplayer播放的設(shè)計要求。隨著多媒體技術(shù)的廣泛應(yīng)用，掌上多功能媒體播放器會有更廣闊的應(yīng)用前景。