基于ARM的MPEG4視頻解碼器

1、基于ARM的MPEG4視頻解碼器摘 要 詳細闡述了針對ARM平臺的MPEG4視頻解碼算法的優(yōu)化方法。實驗數(shù)據(jù)表明，優(yōu)化后的解碼器性能得到了全面提升。還結(jié)合ARM7TDMI的Easy ARM2200開發(fā)平臺,給出了嵌入式MPEG-4視頻解碼的實時實現(xiàn)。 關(guān)鍵詞 ARM，MPEG4，嵌入系統(tǒng)，視頻解碼器1 引 言 本文旨在研究基于ARM微處理器的MPEG-4視頻解碼技術(shù)，主要應用在手持移動設備中。利用嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)MPEG-4視頻解碼，處理器的選擇是關(guān)鍵。在嵌入式系統(tǒng)中常用的RISC處理器是ARM核，主要是因為它具有體積小，功耗低，成本低，性價比高的特點，這對于移動應用領(lǐng)域非常重要。ARM7系列微

2、處理器為低功耗的32位RISC處理器，最適合于對價位和功耗要求較高的消費類應用。本解碼器定位于低分辨率和低幀率的應用場合，因此選擇在ARM7TDMI核上實現(xiàn)解碼功能。要實現(xiàn)更高幀率和分辨率的解碼，可將軟件直接應用在更高端的處理器上。2 MPEG-4視頻解碼算法的優(yōu)化與實現(xiàn) MPEG-4標準可以劃分為一套子標準，標準的每一部分都有各自最適合的應用場合。MPEG-4 SVP就是一種特殊的、簡單的MPEG-4實現(xiàn)，SVP代表Simple Visual Profile。這部分是專門針對手持式產(chǎn)品中無線視頻傳輸應用場合而制定的。由于本解碼器應用在手持移動設備視頻解碼的場合，因此選用MPEG-4 SVP作

3、為解碼算法。 本文選用ARM7TDMI作為核心處理器進行MPEG-4視頻解碼器的開發(fā)。在實際開發(fā)過程中，針對ARM7TDMI的結(jié)構(gòu)和MPEG-4的算法特點，做了大量優(yōu)化工作，保證了解碼的精度，大幅度提高了解碼的速度。解碼器的具體功能如表1所列。表1 基于ARM7TDMI的MPEG-4視頻解碼器功能表功能系統(tǒng)實現(xiàn)壓縮標準MPEG-4 SVP輸入圖像分辨率QCIF(176144，如果選用更高端處理器，則可支持更高分辨率)解碼幀率15fps(如果選用更高端處理器，則可支持更高幀率)VOP類型IVOP+PVOPDC/AC逆預測支持Inter4V模式支持逆量化方法H.263(MPEG可選)逆掃描方式Zi

4、gzag掃描+水平交替掃描+垂直交替掃描輸出圖像格式420 YUV2.1 解碼器算法 解碼過程實際上就是從視頻編碼碼流中恢復出VOP數(shù)據(jù)的過程。圖1描述了一個視頻解碼過程。解碼器主要包含兩部分： 運動解碼和紋理解碼。I幀中只含有紋理信息，因此只須解碼紋理信息即可恢復I幀。而P幀中不僅包含紋理信息，還包含運動信息，所以須解碼運動信息，獲得運動矢量并進行運動補償。另外，還須進行紋理解碼獲得殘差值，將這兩部分組合起來才能重建P幀。圖1 MPEG4 SVP的解碼過程 解碼器的實現(xiàn)主要是提供一個簡單的接口函數(shù)，供解碼時調(diào)用。該接口函數(shù)根據(jù)解碼的不同需要和不同階段提供了5個入口。5個接口函數(shù)中： 4個供初

5、始化、預處理及后續(xù)處理時調(diào)用；剩余1個是幀解碼的實現(xiàn)函數(shù)。圖2為幀解碼主程序的流程圖。圖2 幀解碼主程序的流程圖。 解碼過程的計算主要集中在如下幾個模塊：IDCT、運動補償MC、逆量化、逆掃描、逆預測以及變長解碼VLD。表2給出了優(yōu)化前解碼過程的特征信息。 從表2中可以看出，上述運算模塊在解碼過程中占有很大比例。對以上各模塊進行優(yōu)化的效果將直接反映在解碼器的實時效率上。表2 優(yōu)化前解碼過程的特征信息各單元名稱各單元所占時間比例/%IDCT40逆量化，逆掃描和逆預測24數(shù)據(jù)分析和變長解碼142.2 ARM平臺下算法的優(yōu)化 ARM結(jié)構(gòu)是基于RISC原理的，指令集和相關(guān)的解碼機制都比CISC要簡單得

6、多。它能高效地輸出指令，快速送出實時中斷響應；它還進行了管道設置，處理和存儲系統(tǒng)的所有部分可以持續(xù)地運轉(zhuǎn)。在典型的情況下，當一條指令被執(zhí)行時，其后續(xù)指令正在被解碼；而第三條指令便從存儲器中取出。ARM7TDMI并不具有指令或數(shù)據(jù)的高速緩存，主要被用于控制核心，而非數(shù)據(jù)處理。但通過對其特性的靈活運用，可以使其非常容易地應用于視頻解碼過程。對MPEG4視頻解碼器的算法優(yōu)化主要從以下幾方面入手： （1） 算法的優(yōu)化 這里是指高級C語言轉(zhuǎn)化算法以簡化計算量, 用最佳算法實現(xiàn)解碼中的各模塊。 IDCT算法的選擇 IDCT運行次數(shù)多，運算量很大，其變換的快慢直接影響解碼的速度。本文采用一種稱為AAN的快速

7、算法。其一維8點的DCT變換通過16點DFT來實現(xiàn)，而16點DFT又可通過FFT實現(xiàn)；二維88的DCT運算僅需80次乘法和464次加法操作，大大減小了這部分的運算量。用AAN算法實現(xiàn)IDCT運算時，實際上是用IDFT取代IDCT，所以首先要得到DFT系數(shù)。方法是逆量化后直接將DCT系數(shù)分別乘以尺度因子，也就是說將尺度變換與逆量化結(jié)合。 除法運算的消除 一個除法操作須花費60120個周期進行處理,而一個乘法操作最多需要4個周期。在除法可以被乘法代替而不喪失準確性的計算中,這樣做是非常有好處的。在反向DC系數(shù)預測過程中,DC系數(shù)重構(gòu)后,立即對其進行逆量化,從而消除除法運算。 存儲訪問的減少 在任何

8、實現(xiàn)中盡可能減少存儲訪問都是非常有價值的。由于ARM7TDMI內(nèi)沒有緩存，每次訪問都是對外部存儲器進行的，所以這樣做尤為重要。通過在任何可能的地方結(jié)合解碼過程，訪問的次數(shù)即可減少。I幀中反向DC系數(shù)預測與DC系數(shù)逆量化的結(jié)合、逆掃描與變長解碼的結(jié)合，以及逆量化與IDCT的結(jié)合，P幀中變長解碼、逆掃描與反量化的結(jié)合，對于每個非零系數(shù)只需一次讀入和一次存儲。同時，像素重建也在IDCT之后立即進行。這樣對每個系數(shù)來說，又減少了一次讀入和存儲。 （2） 根據(jù)ARM7TDMI芯片結(jié)構(gòu)的優(yōu)化 這里的優(yōu)化主要體現(xiàn)在節(jié)約寄存器資源。任何一種芯片的寄存器資源都是有限的，ARM7TDMI的通用寄存器總數(shù)為31個，

9、對于小規(guī)模應用程序是足夠了，但在MPEG4解碼過程中往往會用到較多的寄存器，所以仍須節(jié)儉。方法如下： 其一，在可能的情況下盡量少用寄存器，比如可對一個寄存器多次使用。其二，根據(jù)具體情況選擇最優(yōu)的變量類型，在局部變量中，使用int類型效率最高；而對于全局變量，使用short類型，則可減小Flash的使用量。 （3） 匯編/結(jié)構(gòu)層的優(yōu)化 盡管編譯器可以產(chǎn)生匯編代碼，但為了使代碼效率更高，根據(jù)ARM7TDMI的特性對模塊IDCT、IQ、VLD、DC/AC預測和MC進行手工匯編編碼。下面詳細闡述不同的優(yōu)化方法及其所使用的模塊。 內(nèi)部循環(huán)的解開 循環(huán)的解開其實也是為了增強程序中的并行處理能力。對于解循環(huán)

10、，不能在解開的循環(huán)中保留線性過程，即指令在執(zhí)行過程中的結(jié)果不能作為后續(xù)指令的輸入數(shù)據(jù)；否則也就失去了并行處理能力，解循環(huán)也就失去了意義。 乘法和除法盡量用移位運算來完成 對于2的冪次乘法或除法使用移位將會提高不少效率，一條除法指令使用的周期數(shù)遠遠多于移位指令。 盡可能將循環(huán)內(nèi)部的負荷放到循環(huán)外面 這點很重要，因為許多循環(huán)內(nèi)部包括一條或幾條運算語句，這些語句將被重復運算，因此如果事先設定一個變量，然后賦上那幾條運算語句的值，并替換到循環(huán)外部，則會極大地節(jié)省芯片資源，特別是對于循環(huán)中含有除法運算的情況。在逆量化循環(huán)運算中，存在著大量冗余計算，原因在于逆量化運算中參數(shù)的重復計算，而對于每幀解碼VOP

11、，這些參數(shù)是唯一的。因此，可將這些參數(shù)的計算放到逆量化循環(huán)外面，則每幀只須計算一次。這樣即可節(jié)約大量的指令周期。 功能參數(shù)的優(yōu)化數(shù)量 在ARM編譯的過程中，子程序的參數(shù)是通過寄存器R0R3來傳遞的。如果所傳遞的參數(shù)多于4個，那么超出的參數(shù)將被壓入棧內(nèi)；當它們在函數(shù)中被第一次訪問時，便會從棧中彈出。通過把參數(shù)的數(shù)量減少到4個或者少于4個，則可直接使用，而無需任何的調(diào)入，因為這些值都可從寄存器中獲得。 利用LDM和STM減少存儲器的訪問 批量加載/存儲指令可以實現(xiàn)在一組寄存器和一塊連續(xù)的內(nèi)存單元之間傳輸數(shù)據(jù)。LDM為加載多個寄存器；STM為存儲多個寄存器。這種特性非常有用，因為與單字加載/存儲相比

12、，它在執(zhí)行周期上花費更少。因此它在IDCT中得到了有效的利用，用于同一時刻取出一行的所有系數(shù)。同樣在運動補償過程中，一組數(shù)據(jù)字在指令的一次執(zhí)行中獲得，并且暫時存儲在多個寄存器中以便日后使用。 指令的有條件執(zhí)行 有條件執(zhí)行的特性被ARM7TDMI的所有算法和數(shù)據(jù)移位指令支持。這是一項可選的特性。它在指令被執(zhí)行時設置標記。有條件執(zhí)行通常用于循環(huán)退出條件和飽和條件，可以節(jié)省退出循環(huán)中的一個指令CMP。對于循環(huán)次數(shù)很多的情況，即使是一個指令的減少也有很大的好處。在變長解碼中就很好地利用了這種特性。 一種用于運動補償?shù)挠行?yōu)化方法 解碼過程中處理的像素是8位。如果運動補償是在字節(jié)或像素的基礎(chǔ)上執(zhí)行，那么

13、字節(jié)加載和存儲將被使用，它是存儲器訪問中代價最高的操作。因為ARM7TDMI是32位微處理器，存儲器可以按字讀取數(shù)據(jù)，因此設計出一種有效的運動補償方法，即在字數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進行操作。利用這種方法，便可以用一種非常有效的方式同時對4像素進行運動補償。 下面以水平方向的半像素補償為例，講述補償?shù)倪^程。補償?shù)脑砣鐖D3所示。 首先讀入一個字到寄存器中，從低到高的數(shù)據(jù)依次對應的是像素0、像素1、像素2和像素3；然后將讀碼流指針增加1字節(jié)，再讀取下一個字到另一寄存器中，從低到高的數(shù)據(jù)依次對應的為像素1、像素2、像素3和像素4。示意圖如圖4所示。圖3 半像素內(nèi)插示意圖 圖4 4像素補償原理示意圖 半像素補償

14、可由x=(A+B+1-rounding_control)/2來實現(xiàn)。式中： A和B為參考幀中兩個相鄰的像素數(shù)據(jù)；rounding_control可取0或1。 按照補償公式對上述兩個寄存器進行相加移位操作，但是對應像素兩兩相加時可能會產(chǎn)生進位。為了解決這個問題，須設置保護位，具體方法如下：將上述兩個寄存器中的任意一個（如寄存器1）與0 xFEFEFEFF相“與”，則寄存器1中像素1、2、3的最低位被清0，即將后一字節(jié)的最低位設置為前一字節(jié)的保護位。而對于第3字節(jié)，因為寄存器本身帶有進位狀態(tài)標志，所以無需另外設置。 如果rounding_control為0，則將寄存器2與0 x01010101相加

15、，然后再和0 xFEFEFEFF相“與”，設置進位保護位；如果rounding_control為1，則直接將寄存器2和0 xFEFEFEFF相“與”。 將以上兩步的結(jié)果相加，判斷進位狀態(tài)標志。若有進位，則將相加結(jié)果的最高位，即寄存器的第31位置1，最后右移1位。所得結(jié)果即補償后的4個像素值。 在同時對4像素進行補償?shù)倪^程中，只有當相鄰兩像素的最高位都為1時，才會有進位產(chǎn)生。使用這種補償方法其實犧牲了部分精度，但這里只是使所影響的像素值增加了1，所以影響并不大，而且可以使補償速度大大提升。同時對4像素進行補償?shù)倪^程中，寄存器加載需要3個周期，存儲需要2個周期，共有兩次加載和一次存儲操作，中間的加

16、法和移位操作需要6個指令周期，共需14個周期。如果對上面4個像素分別進行補償，則需5次加載操作和4次存儲操作，共23個周期，另外中間計算還需12個周期，所以共需35個周期?？梢?，犧牲部分精度換取補償速度是很值得的。 對于垂直方向和水平垂直方向的半像素補償，其原理與水平方向相同。3 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析 通過優(yōu)化，MPEG4的解碼性能有了較大的提升。在ADS1.2環(huán)境下分別對各模塊進行C算法優(yōu)化和ARM代碼優(yōu)化，結(jié)果如表3所列。按調(diào)用一次模塊函數(shù)所需周期數(shù)進行統(tǒng)計。表3 仿真器上各模塊單獨統(tǒng)計（使用QCIF格式圖像news）所優(yōu)化模塊名稱C優(yōu)化(cycles)/個ARM優(yōu)化(cycles)/個優(yōu)化

17、率/DC/AC預測70353424.04逆掃描/VLD1 7301 11835.38逆量化/IDCT6 0322 56257.53運動補償17 1438 47150.59 這些模塊是解碼過程中經(jīng)常會調(diào)用的函數(shù)，因此，這些函數(shù)的優(yōu)化將使解碼速度有明顯的提高。 表4比較了不同序列的15幀QCIF格式視頻解碼優(yōu)化前后所需的帶寬。這些圖像具有不同的復雜度，因而結(jié)果也不一樣。表4 對不同序列的優(yōu)化結(jié)果（15fps QCIF格式）視頻序列優(yōu)化前所需帶寬/MHz優(yōu)化后所需帶寬/MHznews27.2416.86foreman64.8348.78miss_am27.7115.95carphone52.5434

18、.52salesman28.0616.56trevor52.5634.24注： 為標準視頻測試序列。 解碼速度基本取決于圖像畫面的運動情況和顏色是否豐富。從上面的數(shù)據(jù)可以看出對于不同的序列，其解碼速度也不同。news、salesman和miss_am之所以很快，是因為圖像背景靜止，只有肩部和頭部有運動，所以P幀的編碼數(shù)據(jù)量較少，解碼速度較高。另外，如果圖像很簡單（單調(diào)），其能量集中到DC系數(shù)（直流分量）上，交流系數(shù)會出現(xiàn)多個零，因此變長解碼速度就會較高,從而節(jié)約了解碼時間。 從仿真速度分析，通過本文所總結(jié)的ARM7TDMI上視頻解碼的優(yōu)化方法，可以使MPEG4視頻解碼節(jié)約大量的數(shù)據(jù)處理時間。由

19、實驗結(jié)果可見，本視頻解碼器能較好地滿足低分辨率、低幀率場合實時解碼的要求。4 MPEG4視頻解碼的嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn) 實現(xiàn)本解碼器的主要硬件平臺是Easy ARM2200，如圖5所示。它是一款功能強大的32位ARM單片機開發(fā)板，采用了Philips公司的ARM7TDMIS核，以及總線開放的單片機LPC2210，具有JTAG調(diào)試功能。圖5 Easy ARM2200開發(fā)板 開發(fā)板上除了提供鍵盤、LED和RS232等一些常用功能部件外，還具有4Mb SRAM、16Mb FLASH、IDE硬盤接口、CF存儲卡接口、以太網(wǎng)接口和Modem接口等。 本文選擇在Clinux操作系統(tǒng)上調(diào)試MPEG4解碼程序。調(diào)試

20、過程分為以下幾個步驟：建立Clinux開發(fā)環(huán)境； 在Clinux下開發(fā)應用程序； 添加應用程序到目標系統(tǒng)并調(diào)試。 圖6 為一個基于Clinux的嵌入式系統(tǒng)典型框架結(jié)構(gòu)圖。圖6 基于Clinux嵌入式系統(tǒng)框圖 （1） 建立Clinux開發(fā)環(huán)境 為了實現(xiàn)基于Clinux的應用系統(tǒng)的開發(fā)，建立或擁有一個完備的Clinux開發(fā)環(huán)境是十分必要的。建立Clinux開發(fā)環(huán)境主要包括以下3個步驟：建立交叉編譯器； 編譯Clinux內(nèi)核； 加載內(nèi)核。 在完成上述所有工作后，一個嵌入式應用開發(fā)平臺就已經(jīng)搭建好了。在這個平臺之上，可以根據(jù)不同需要開發(fā)嵌入式應用。 （2） 在Clinux下開發(fā)應用程序 基于Clinu

21、x系統(tǒng)的應用程序的開發(fā)，通常是在標準Linux平臺上用交叉編譯工具armelfgcc來完成的。ADS和armelfgcc都是ARM公司提供的軟件開發(fā)工具，它們都支持ARM指令集，但部分偽指令集不同。因此為了將在ADS1.2環(huán)境下優(yōu)化好的源代碼移植到armelfgcc環(huán)境下，就需要對源代碼的偽指令作修改， 然后用armelfgcc編譯源文件，以生成可在目標板上運行的可執(zhí)行程序。 （3） 添加應用程序到目標系統(tǒng)并調(diào)試 要在硬件板上調(diào)試，就必須首先把應用軟件的可執(zhí)行程序添加到目標系統(tǒng)中。有多種途徑可以達到這一目的。本文使用的是網(wǎng)絡方法，通過以太網(wǎng)接口從網(wǎng)絡添加用戶程序到目標系統(tǒng)中運行。 完成上述工作

22、后，MPEG4解碼程序就可以在Clinux系統(tǒng)上運行了，解碼結(jié)果數(shù)據(jù)流通過以太網(wǎng)動態(tài)傳輸?shù)絇C機上。對幾個典型QCIF格式圖像解碼的幀率如表5所列。表5 在Clinux操作系統(tǒng)中MPEG4視頻解碼的幀率視頻序列解碼的實際幀率/幀/snews35foreman16miss_am37carphone17salesman36trevor17 觀察發(fā)現(xiàn)與前面的軟件仿真結(jié)果是一致的。對于序列news、miss_am和salesman這些運動動作不太大的圖像，解碼幀率明顯較高；而對于foreman、carphone和trevor這些運動動作較大的圖像，解碼幀率就較低。 實驗結(jié)果表明，本系統(tǒng)可以實現(xiàn)低幀率、

23、低分辨率的嵌入式MPEG4視頻實時解碼。5 結(jié)束語 本文重點研究了基于ARM開發(fā)平臺對MPEG4實時解碼的算法優(yōu)化及其硬件實現(xiàn)。主要完成了以下幾方面工作： 針對ARM7TDMI的體系結(jié)構(gòu)，對解碼的關(guān)鍵部分進行了算法優(yōu)化和代碼優(yōu)化，從而極大地提高了解碼速度；針對具體的硬件平臺基于ARM7TDMI的Eeay ARM2200開發(fā)板，建立了Clinux開發(fā)環(huán)境，在其上開發(fā)應用程序，添加到目標系統(tǒng)中并調(diào)試，最后完成了15fps的MPEG4視頻解碼嵌入式系統(tǒng)的實時實現(xiàn)。 隨著人們對視覺媒體的要求越來越高，基于嵌入式系統(tǒng)視頻解碼技術(shù)將具有越來越廣闊的前景。附錄資料:不需要的可以自行刪除ARM經(jīng)典40問答第1

24、問：Q:請問在初始化CPU堆棧的時候一開始在執(zhí)行mov r0, LR這句指令時處理器是什么模式A:復位后的模式，即管理模式。第2問： Q:請教：MOV中的8位圖立即數(shù)，是怎么一回事 0 xF0000001是怎么來的 A:是循環(huán)右移，就是一個0255 之間的數(shù)左移或右移偶數(shù)位的來的，也就是這個數(shù)除以4一直除， 直到在0-255的范圍內(nèi)它是整數(shù)就說明是可以的！ A:8位數(shù)（0-255）循環(huán)左移或循環(huán)右移偶數(shù)位得到的，F(xiàn)0000001既是0 x1F循環(huán)右移4位，符合規(guī)范，所以是正確的。這樣做是因為指令長度的限制，不可能把32位立即數(shù)放在32位的指令中。移位偶數(shù)也是這個原因?？梢钥匆豢?HYPERLI

25、NK t _blank arm體系結(jié)構(gòu)（ADS自帶的英文文檔）的相關(guān)部分。第3問： Q:請教： HYPERLINK t _blank arm微控制器基礎(chǔ)與實戰(zhàn)2.2.1節(jié)關(guān)于第2個操作數(shù)的描述中有這么一段：#inmed_8r常數(shù)表達式。該常數(shù)必須對應8位位圖，即常熟是由一個8位的常數(shù)循環(huán)移位偶數(shù)位得到。 合法常量：0 x3FC,0,0 xF0000000,200,0 xF0000001. 非法常量：0 x1FE,511,0 xFFFF,0 x1010,0 xF0000010. 常數(shù)表達式應用舉例： LDR R0,R1,#-4 ;讀取 R1 地址上的 HYPERLINK / t _blank 存

26、儲器單元內(nèi)容，且 R1 = R1-4 針對這一段，我的疑問： 1. 即常數(shù)是由一個8位的常數(shù)循環(huán)移位偶數(shù)位得到，這句話如何理解 2. 該常數(shù)必須對應8位位圖，既然是8位位圖，那么取值為0-255,怎么0 x3FC這種超出255的數(shù)是合法常量呢 3. 所舉例子中，合法常量和非法常量是怎么區(qū)分的 如0 x3FC合法，而0 x1FE卻非法0 xF0000000,0 xF0000001都合法，而0 xF0000010又變成了非法 4. 對于匯編語句 LDR R0,R1,#-4,是先將R1的值減4結(jié)果存入R1,然后讀取R1所指單元的 值到R0,還是先讀取R1到R0,然后再將R1減4結(jié)果存入R1 A:提示

27、，任何常數(shù)都可用底數(shù)*2的n次冪 來表示。 1. HYPERLINK t _blank arm結(jié)構(gòu)中，只有8bits用來表示底數(shù)，因此底數(shù)必須是8位位圖。 2. 8位位圖循環(huán)之后得到常數(shù)，并非只能是8位。 3. 0 xF0000010底數(shù)是9位，不能表示。 4. LDR R0, R1, #-4 是后索引，即先讀，再減。 可以看一看 HYPERLINK t _blank arm體系結(jié)構(gòu)對相關(guān)尋址方式的說明。第4問： Q:在程序移植的過程中，什么代碼段處于什么樣的模式，這可真是一個困擾人的大難題，有沒有一種標志或辦法能夠識別代碼段處于什么樣的模式 A:讀取 CPSR ,任何時候都是可以讀。第5問：

28、 Q:為什么保護現(xiàn)場時，總是保護 R0-R3,R12,為什么不保護R4-R11A:請看一看 HYPERLINK t _blank arm-thumb過程調(diào)用標準這個文檔。第6問： Q:請問 mov R1,#0 x00003DD0 錯誤： out of the range of operation是怎么回事情 我就是想IODIR=0 x00003dd0,匯編就是 LDR R0,=IODIR MOV R1,#0 x00003dd0 STR R1,R0 編譯時候說是超出操作范圍 A:使用ldr,mov的操作數(shù)為8位位圖數(shù)。第7問： Q:在 HYPERLINK t _blank arm7TDMI（-S

29、）處理器內(nèi)部有37個用戶可見的寄存器： 問題：用戶可見應該怎樣理解 這37個寄存器是否是37個不同的物理寄存器， 例如R8與R8_fiq應該是兩個不同的物理寄存器吧 A:用戶可見是指用戶可以通過程序操作的。R8與R8_fiq是兩個不同的寄存器。第8問： Q: USR模式，SVC模式，IRQ模式分別有哪些限制 A:對于外設操作限制與芯片設計有關(guān)。USR模式不能設置CPSR寄存器。 用戶模式下無SPSR寄存器，代碼可以為 HYPERLINK t _blank arm,Thumb.第9問： Q:請問在初始化堆棧時就決定了工作模式是什么意思 如何決定工作模式的 A:設置CPSR寄存器。第10問： Q:

30、請問： HYPERLINK t _blank arm匯編程序設計中所謂的文字池作何理解 A:可以理解為常量數(shù)組，文字池中保存的是常量，這些常量可以是正常的常量，也可以是地址。第11問： Q:為什么在中斷向量表中不直接LDR PC,異常地址.而是使用一個標號，然有再在后面使用DCD定義這個標號 A:因為LDR指令只能跳到當前PC 4kB范圍內(nèi)，而B指令能跳轉(zhuǎn)到32MB范圍，而現(xiàn)在這樣在LDR PC, xxxx這條指令不遠處用xxxxDCD定義一個字，而這個字里面存放最終異常服務程序的地址，這樣可以實現(xiàn)4GB全范圍跳轉(zhuǎn)。 Q: LDR 不是可以全空間跳轉(zhuǎn)的嗎 HYPERLINK t _blank

31、arm微控制器基礎(chǔ)與實戰(zhàn)程序清單5.3. A: LDR偽指令通過設置指令緩沖池才能實現(xiàn)全范圍跳轉(zhuǎn)，而LDR指令則只能實現(xiàn)4KB范圍跳轉(zhuǎn)。第12問： Q: ARM7TDMI-S和 HYPERLINK t _blank arm7TDMI有何區(qū)別 A: ARM7TDMI-S是ARM7TDMI的可綜合（synthesizable）版本（軟核）。 對應用工程師來說，除非芯片生產(chǎn)廠商對ARM7TDMI-S進行了裁減，否則ARM7TDMI-S與ARM7TDMI沒有太大的區(qū)別，其編程模型與 HYPERLINK t _blank arm7TDMI一致。第13問： Q: DCD偽指令的疑惑。 StackUsr D

32、CD UsrStackSpace + （USR_STACK_LEGTH - 1） * 4 這句話是什么意思 DCD后面的程序標號或數(shù)字表達式是何意 A:它的內(nèi)容是初始化遞減堆棧的最高地址，看 HYPERLINK t _blank arm微控制器基礎(chǔ)與實戰(zhàn)2.3.2節(jié)。 第2章 編譯器與語言第14問： Q:00254: Unimplemented RDI message是什么錯誤提示 我的設置連接都正常，是不是芯片燒了 A:是JTAG的問題?？梢韵仁褂肐SP操作試試就知道了，如果能ISP,說明LPC2104沒有損壞，還能正常運行程序。第15問： Q:請教：我在調(diào)試程序的時候在AXD中出現(xiàn)這樣的提

33、示信息： RDI Warning 00159:could not open specified device port. 我是根據(jù)配套教程的步驟設置的。 A:請按照光盤easy HYPERLINK t _blank arm_drivereadme.txt安裝驅(qū)動程序。第16問： Q:我用實驗程序運行經(jīng)常出現(xiàn)下列信息！ 程序不能 HYPERLINK / t _blank 下載到目標板。 Warnning! interrupt vectors data is not correct! Program you downloaded can not run freely! A:1.仿真器配置一定要正確

34、，即Easy HYPERLINK t _blank arm Configuration設置窗口中的FLASH項中選擇Erase Flash when need; 2.向量表累加和要為0; 3.可以先在RAM調(diào)試一個程序（運行），然后STOP,再使用File-Load Image加載要 HYPERLINK / t _blank 下載到FLASH的調(diào)試文件。第17問： Q:在ADS中是否可以進行軟件調(diào)試基于UCOS-II的程序 A:ADS軟件調(diào)試只能調(diào)試 HYPERLINK t _blank arm的內(nèi)核，不能調(diào)試外設。但是取消 PLL 鎖定檢測后，可以調(diào)試任務切換，最終到空閑任務上。開始移植時軟

35、件仿真是最好的工具。第18問： Q: HYPERLINK t _blank armulate軟件是干什么的 2104不是用EasyJTAG.dll來仿真嗎 A:軟件仿真只能仿真 HYPERLINK t _blank arm 核。第19問： Q:有關(guān)LPC2106.INC的問題。我無法在project引用lpc2106.inc文件，只能引用lpc2106.h文件， 這是什么原因 且當我的主程序用匯編編寫時，不能引用lpc2106.h,用lpc2106.inc則無法加入project,請問匯編器應如何設置 A:不用加2106.inc只要該文件在你的工程文件夾中，就可以直接在匯編程序的開始處加 in

36、clude 2106.inc. 注意：該文件是匯編文件定義的頭文件，定義內(nèi)部寄存器。第20問： Q:入口點是什么意思 我在使用LPC2106上移植UCOS-II,每次MAKE時總是提示我 Image does not have an entry point,可是我是把光盤的vetctors.s 復制過來的，而且仔細看了看，已經(jīng)聲明了ENTERY,這是怎么回事A:需要在ADS中設置入口。第21問： Q:請教：如何定義不被初始化變量 A:讓編譯器不知道有這個內(nèi)存地址即可。 A:如用分散加載文件分配RAM故意預留一部分RAM不分配，用它來存您不需要初始化的東西?；蛘卟徽{(diào)用編譯器提供的啟動代碼，不過這

37、樣可能編程會麻煩一些。第22問： Q:我直接通過JTAG口 HYPERLINK / t _blank 下載EasyArm板帶的Ext1_test程序到 HYPERLINK t _blank arm中，出現(xiàn)中斷向量的告警： interrupt vector is not correct HYPERLINK t _blank arm is not running freely. 果然復位后芯片不能運行。但是我用串口 HYPERLINK / t _blank 下載后芯片能正常工作，中斷也行的。 并且我用JTAG仿真的話，芯片能正常工作，中斷也行的，唯獨JTAG口 HYPERLINK / t _bla

38、nk 下載不行。 不知道是什么原因 A:仿真器配置中要設置Erase Flash when need.也可以這樣試試： 1.可以先打開一個工程在RAM中調(diào)試運行； 2.stop程序； 3.使用File-Load Image重新加載Ext1_test生成的*.axf文件。 Q:仿真器配置中我是設置了Erase Flash when need,但照你說的話，那不是在RAM下調(diào)試嗎 在RAM下調(diào)試我是可以的，但是下載后出現(xiàn)interrupt vector data is not correct. 我又看了幾篇文章，是不是跟中斷向量表的累加和不為零有關(guān)系啊 A:是的，是向量表的累加和不為零。 因為如果

39、用ISP下載能運行，說明向量表的累加和已為零，而用JTAG下載不能運行的情況可能是 沒有正常下載代碼。先在RAM中調(diào)試，目的是為了后面正確下載程序到FLASH.第23問： Q:用Scatter怎樣將某個函數(shù)或文件定位在Flash的某個位置 第24問： Q:我在仿真時遇到這樣的提示： Error, Flash is protected by user configation! 怎么寫到flash里面呢 A:看配套 HYPERLINK t _blank arm微控制器基礎(chǔ)與實戰(zhàn)附錄一。第25問： Q:我在移植實驗中想到了兩個問題，如下： 1.Debug和Release以及DebugRel有什么不同

40、，為什么在作2104移植實驗時，要用Release 2.在Release中為什么要將RW Base設置為0 x40000040 我將其設置為0 x40003000, 為什么不能工作 A:都只是一個問題，內(nèi)存空間的使用，因為跑OS要比較大的內(nèi)存空間，所以要騰出點地方。第26問： Q:請問沒有MMU的 HYPERLINK t _blank arm芯片是否支持使用malloc（）函數(shù)動態(tài)分配內(nèi)存 A:是否支持malloc（）函數(shù)與芯片沒有多大關(guān)系，主要與編譯器有關(guān)。 Q:再問：如果沒有操作系統(tǒng)支持呢 A:也支持。第27問： Q:在I2C實驗程序中，我想查看數(shù)據(jù)緩沖區(qū)DataBuf的值，怎么查看 A:

41、watch窗口或鼠標停留在要查看的變量名上。 Q:我查詢的是寫入DataBuf緩沖區(qū)的值，鼠標在上面根本就不會出現(xiàn)他的值，即使在watch中加入， 結(jié)果也是name not found. A:變量被優(yōu)化，調(diào)試時可以把該變量定義為全局變量查看。第28問： Q:仿真軟件和2104開發(fā)板連接不上 DBE Warning 00041: !An unspecified Debug Toolbox call failed 電源和開發(fā)板都連好，錯誤和沒接開發(fā)板一樣，驅(qū)動也安裝了，安裝時按確定鍵時，軟件很長時間才有如上反應，請幫忙 A:1.并口是否正常 2.在其它操作系統(tǒng)（如98）下或其它臺式PC下試試。第2

42、9問： Q:如何生成32位hex文件 我在Release Setting- HYPERLINK t _blank arm fromELF-Output Format中設置為Intel 32bit HEX,可是好像沒有生成hex文件 A:試試這種方法： Target-Target Setting- ost Link中選擇 HYPERLINK t _blank arm fromELF加上你上面設的應該不成問題。第30問： Q:請問關(guān)于settings中r0 base rw base的意思 A:ro:read only,rw:read and write.第31問： Q:編譯成功后的信息第一行，co

43、de,R0 data,RW data,ZI data,debug分別代表什么 A:R0 只讀段，即程序代碼空間； RW 可讀/寫段，即數(shù)據(jù)變量空間； ZI 清零變量段，即需要清零初始化的數(shù)據(jù)變量空間。第32問： Q:如何在ADS里面看任務執(zhí)行的一些情況 比如堆棧。 A:多任務環(huán)境下的堆棧，內(nèi)存等信息需要調(diào)試軟件的支持才可以實現(xiàn)。 ucos下有一個統(tǒng)計功能的模塊可以間接實現(xiàn)部分功能。第33問： Q:請問向flash燒數(shù)據(jù)時出現(xiàn)：exceeds flash limitation 請予賜教！ A:要寫入的flash地址超過了范圍。如果不是代碼太大的問題，可以檢查scf文件是否正確。第34問： Q:在

44、LPC2214之類的芯片中如何實現(xiàn)數(shù)組的絕對地址定位，比如51的_at_的用法。 A:*（char*）0 x40000300）類似訪問 Q:謝謝，但這樣做就無須定義數(shù)組變量，訪問也不便，還有高招嗎 A:可以使用分散加載。第35問： Q:請問 ADS編譯錯誤L6221E:Execution region ER_RO overlays with Execution region ER_ZI 該如何解決 A:請用我們網(wǎng)站上的工程模板試一試，最大的可能是因為你的RELEASE或者DEBUG選項里面沒有正確設置，按照參考 HYPERLINK t _blank arm微控制器基礎(chǔ)與實戰(zhàn)上面的設置，是不會有這個問題的。第36問： Q:請教一下：將程序?qū)懭雈lash,再用從JTAG方式調(diào)試寫入