基于异构多核的全高清H264解码系统

    Omapdce.ko模块将作为一个RPMsg driver，其实现了应用程序引擎相关API的内核实现，主要包括ioctl_engine_open()、ioctl_viddec_create(),ioctl_viddec_control()、ioctl_viddec_process()，他们提供了应用API engine_open、viddec_create()、viddec_control()、viddec_process()的驱动实现，这些驱动函数将调用RPMsg总线rpmsg_send()、rpmsg_recv()与协处理器进行消息通信以完成工作任务。

    3.1.4 解码应用viddectest实现

    H264解码应用程序viddectest的工作主要分为以下几个方面

    1)Linux显示接口DRM初始化，通过Drmopen()函数打开/dev/dri/card0设备文件,获取设备资源drmModeGetResources()，创建帧缓存drmModeAddFB2()及设置输出分辨率及模式drmModeSetCrtc()

    2)FFMpeg媒体库的调用，通过AVOpenStreamFile()打开多媒体文件，AVFindStream()分离出音频流和视流，然后依次通过AVGetPACket()读取视频流数据包送去解码器进行解码。

    3)加速引擎初始化和利用消息总线进行解码数据通信，通过Engine_open()打开H264解码引擎，Viddec3_create()创建一个解码实例对象，Viddec3_control()设置解码所需的参数，Viddec3_process()将用RPMsg消息总线送出解码数据流并接收解码后的图像缓存数据，其流程图如图5所示:

    3.2 Cortex-M3软件实现

    双核Cortex-M3运行TI BIOS实时操作系统，负责与主处理核的virtio缓存队列通信及通过CODEC engine调用IVA-HD加速引擎实现H264解码，运行流程图如图6所示，主要包括以下内容:

    1) virqueue_create(&send_queue),virqueue_create(&recv_queue)创建与Cortex-A9主处理核通信的 virtio发送及接收缓存队列。

    2) Message_get_queue(&recv_queue)从virtio缓存队列获取主处理核发过来的请求数据，Message_send_queue派发到App M3的消息队列中。

    3) App M3将获取消息链表的消息，设置IVA-HD加速引擎的工作状态并初始化，如果为解码消息则通过Codec Engine 调用IVA-HD加速引擎来完成解码过程。

    4) 将解码后的图像缓存封装成virtio缓存，调用Message_send_queue()通过virtio缓存队列发送回主处理核A9调用DRM进行显示输出。

    4 测试

    本文在OMAP4430开发平台上设计实现了基于异构多核的全高清H264解码，为了测试解码器的性能，将针对不同比特率的720P、1080P 的网络视频文件Big_Buck _Bunny_Sunflower 进行解码测试，测试结果如表1所示，同时采用FFmpeg开源库项目的软解码进行测试，其对比图如图7所示

    图7 IVA-HD硬解码和软解码效率对比图

    从图6可以看出本次设计的H264解码器在解码720P(1280*720)和1080P(1920*1080)视频时分别达到60和34帧每秒，相比FFmpeg开源H264软解码器效率提高了一倍。而普遍全高清流畅视频的帧率为30帧每秒，达到实时解码性能需求。

    5 结束语

    随着移动互联网时代的到来，在移动终端上流畅播放全高清视频成为任务日常需求。为此本文采用移动Soc OMAP4430异构多核处理器为实验平台，通过基于virtio缓存队列和RPMsg消息框实现了异构多核间多媒体数据通信，同时结合IVA-HD多媒体硬件加速引擎设计了一款全高清H264视频硬解码系统。实验结果表明设计的解码系统比开源FFmpeg软解码器在性能上提升了一倍，达到实时性要求。具有解码速度快、解码过程由硬件加速器完成无需消耗主核运算资源、核间通信效率高、功耗小等优点。

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