網(wǎng)絡的嵌入式IP可視電話設計方案

【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】網(wǎng)絡的嵌入式IP可視電話設計方案（3）使用軟件流水。

在編譯時，使用-o2選項和-o3選項，編譯器可對循環(huán)代碼實現(xiàn)軟件流水。為填滿軟件流水線，軟件流水構造需要執(zhí)行的循環(huán)迭代次數(shù)稱為循環(huán)次數(shù)。循環(huán)總數(shù)小于循環(huán)次數(shù)時，執(zhí)行不流水形式循環(huán)；循環(huán)總數(shù)大于循環(huán)次數(shù)時，執(zhí)行軟件流水形式循環(huán)?？梢允褂?ms選項，使編譯器根據(jù)循環(huán)次數(shù)僅產(chǎn)生一種循環(huán)形式；可使用-o3和-pm選項，使優(yōu)化器訪問整個程序，了解循環(huán)次數(shù)信息；使用-nassert內(nèi)聯(lián)函數(shù)，防止冗余循環(huán)產(chǎn)生；使用-mh選項，消除軟件流水循環(huán)的排空，從而減小代碼尺寸。

由于在嵌套循環(huán)中編譯器僅對里面的循環(huán)執(zhí)行軟件流水，因此對于執(zhí)行周期很少的內(nèi)循環(huán)開展循環(huán)展開，對外循環(huán)開展軟件流水。

使用軟件流水應當注意的問題：盡管軟件流水循環(huán)可以包含內(nèi)聯(lián)函數(shù)，但不能包含函數(shù)調(diào)用；在循環(huán)中不使用break語句；循環(huán)控制變量不能與循環(huán)體內(nèi)的語句有關；如果循環(huán)體內(nèi)復雜的條件代碼需要超過5個條件存放器或者32個以上存放器，則這個循環(huán)不可開展軟件流水。

（4）片內(nèi)存儲器的分配及DMA技術的運用。

DM643內(nèi)部有16KB的程序緩存、16KB的數(shù)據(jù)緩存和256KB的程序數(shù)據(jù)共享二級緩存，遠小于執(zhí)行程序和待處理圖像數(shù)據(jù)，不可能將程序和圖像數(shù)據(jù)都在片內(nèi)RAM中緩存，因此合理地配置和使用存儲空間，對系統(tǒng)整體效率影響很大。

提高算法程序執(zhí)行速度的關鍵是使循環(huán)代碼和要訪問的數(shù)據(jù)在第1次訪問之后全部發(fā)生L1P和L1D命中。循環(huán)代碼占的空間很小，執(zhí)行過之后，完全可以全部在L1P中緩存，因此，不用考慮代碼如何在存儲器中存放，主要問題是圖像數(shù)據(jù)的存放。

由于L1D采取LRU（LeastRecentlyUsed）分配機制，因此對于小于等于16KB的連續(xù)存放的數(shù)據(jù)塊可完全在L1D中命中。以解碼過程為例，IDCT和運動補償模塊都是以宏塊為單位開展運算的，IDCT數(shù)據(jù)類型為short型，運動補償中的預測幀和當前幀的數(shù)據(jù)類型為unsignedchar型。計算一個宏塊（420格式）的IDCT和運動補償要訪問的數(shù)據(jù)大小共需1536字節(jié)，運動補償?shù)臄?shù)據(jù)包括預測宏塊和當前宏塊的數(shù)據(jù)，實際解碼中以6個宏塊（10KB）作為1次處理對象。待處理的數(shù)據(jù)要從外部存儲器搬到L2中連續(xù)的存儲空間，可利用EDMA與CPU并行工作的特點，采取Ping??Pong技術，使CPU在處理Ping空間數(shù)據(jù)的同時，由EDMA將下次要處理的數(shù)據(jù)搬到Pong空間中；當CPU處理Pong空間數(shù)據(jù)時，再由EDMA將Ping空間已處理好的數(shù)據(jù)搬回外部存儲器，并將下次要處理的數(shù)據(jù)搬到Ping空間，這樣就可到達CPU的計算能力。Ping、Pong空間各占用的大小為20KB,兩個總共約40KB.L2中的剩余空間分出64KB留給數(shù)據(jù)空間，用于解碼中常用的解碼表、量化步長、輸入壓縮碼流緩沖區(qū)和輸出碼流緩沖區(qū)等。64KB的程序空間用于存儲H.264算法中的運動預測、運動補償和中斷服務程序等關鍵代碼。L2其余部分配置為Cache,操作與L1D類似。

2.2編寫線性匯編代碼

為了提高代碼性能，對影響處理速度的關鍵C代碼段可以用線性匯編重新編寫。線性匯編代碼類似于匯編代碼，不同的是線性匯編代碼中不需要給出匯編代碼必須指出的所有信息（如所使用的存放器、指令的并行與否、指令的延遲周期和指令使用的功能單元等），匯編優(yōu)化器會根據(jù)代碼的情況確定這些信息。當然，如果能夠事先確定一些信息（如循環(huán)的執(zhí)行次數(shù)、存儲區(qū)的地址等），則編寫的線性匯編代碼的效率更高。具體的優(yōu)化措施如下：

①使用偽指令向匯編優(yōu)化器提供較為詳細的信息。

②畫出指令的相關圖，根據(jù)相關圖合理分配邏輯單元，限度地保證指令的并行執(zhí)行。

③充分使用C64xDSP提供的強大包處理指令處理數(shù)據(jù)（包處理指令可同時處理2個l6位數(shù)據(jù)和4個8位數(shù)據(jù)）。本系統(tǒng)中使用了AVGU4、MIN2、MAX2、SPACKU4、PACK2、D0TP2、D0TPN2和UNPKLU4等指令。C64xDSP還提供了STDW（STNDW）、LDDW（LDNDW）指令，可存取連續(xù)的64位數(shù)據(jù)?？衫肔DDW指令，將作1次行變換所需數(shù)據(jù)1次取來，并將處理后的結(jié)果利用STDW指令存好。這樣大大縮短了代碼長度，提高了代碼效率。

④利用ScheduleTable確定循環(huán)的重復間隔，合理安排功能單元，開展軟件的流水。

⑤對于兩重循環(huán)嵌套，可將內(nèi)層循環(huán)展開為外層循環(huán)內(nèi)部的條件指令。這樣可減小由內(nèi)層循環(huán)所帶來的循環(huán)前后的prolog和epilog的開銷。

3性能分析

設計、調(diào)試好硬件系統(tǒng)，并在DM643上對整個系統(tǒng)軟件開展設計和優(yōu)化后，視/音頻編/解碼的處理速度及系統(tǒng)功能得到了很大提高。IP可視電話基本做到話音清晰并實時傳輸，在網(wǎng)絡速度為30kbps以上時能實現(xiàn)CIF圖像25~30幀/s,并可以音唇同步。

結(jié)語

該系統(tǒng)能在一顆DM643芯片上實現(xiàn)網(wǎng)絡可視電話的幾