摘要：跟着1080P高清视频以及4K超高明晰视频的遍及和使用，根据传统单核DSP处理器的视频信息处理已有些无能为力。为此TI公司推出了一款专门用于高清视频处理的多核DSP处理器，它具有4个不同类型的处理器，使得视频处理达到了一个更高水平。本文剖析研讨了该处理器的多核DSP结构及使用开发办法，并对多核间的和谐作业及负载状况进行了测验剖析。
导言
以DSP为中心的处理器凭仗本身硬件结构的优势和算法优化使得一般的嵌入式产品在视频使用领域得到了广泛的使用。跟着高清视频使用的增多，传统单核DSP处理器现已不能很好地满意使用需求了。为此，TI公司推出了一款专门针对高清大数据量快速核算的专用多核DSP处理器DM8168。与传统单核DSP或ARM+DSP的异构多核结构比较，DM8168集成了4个不同类型的处理器，除了传统ARM+DSP结构外，DM8168还具有两个专门针对高清视频的图画处理器。因而，研讨怎么根据这种杂乱的多核DSP进行使用规划，是有必定实用价值的。
本文在一款根据多核DSP DM8168处理器的SEED-DVS8168渠道上，研讨了16通道D1数据格局60 fps的大数据量高速视频收集及紧缩的完结办法，而且对DM8168完结进程中4个中心处理器的负载进行了测验和剖析。
1 硬件渠道结构
TMS320DM816是TI公司推出的达芬奇(DaVinci)硬件渠道。它在DM8168开发板上拓宽了16路模仿输进口，集成了多种外设接口。DM8168硬件渠道为TI的高功用异构多核SoC片上体系，该渠道集成了一个主频为1.2 GHz的ARM Cortex—A8处理器，一个主频为1GHz的C674x DSP以及3个主频为600 MHz高清视频图画协处理器(High Definition Video/Imaging Coprocessor，HDVICP)，以及一个高清视频处理子体系(Hight Defi nition Video Processing Subsystem，HDVPSS)。多核DSP体系使用中，各处理器在硬件上彼此独立、彼此配合，极大地提升了整个体系的功率。本文针对DM8168集成的4片TVP8158对16路60 fps视频的收集紧缩进程进行了研讨，并对成果进行了剖析。硬件渠道结构如图1所示。
1.1 ARM Cortex—A8处理器
ARM Cortex—A8是一款专门针对多使命使用的高功用哈佛结构处理器。本文中ARM Cortex—A8处理器首要用于操控办理各个从处理器，装备和调理各子体系的协同作业，办理外部设备及外部存储器。
1.2 高清视频处理子体系HDVPSS
HDVPSS集成了两个独立的视频捕捉输入端口VIN0、VIN1，每个VIN口又分为A、B两组，即VINOA、VINOB、VIN1A、VIN1B。每个TVP5158复合了4路视频送入VIN口，HDVPSS收集到数据之后使用内部硬件把视频抽离分化出来进行后期处理，捕捉时钟高达165MHz。此外，HDVPSS每个视频输入端口支撑缩放、像素格局转化、支撑1路高达1080P60或8路复用的D1数据处理。功用上，HDVPSS集成了两个视频处理引擎，具有去隔行处理、降噪、格局转化、视频输入/输出等数据处理才能。
1.3 高清视频协处理器HDVOCP
HDVICP是一个视频编解码硬件加快器，能够最大支撑1080P60规范高清视频的编解码流。硬件加快可支撑MPEG1/2/4 ASP/SP、H.264 BL/MP/HP、VC-1 SP/MP/AP、RV9/10、AVS-1.0等干流的编解规范。HDVICP集成了运动估量加快引擎、帧内猜测估量引擎、熵编/解码器等硬件模块。HDVICP直接在硬件上提升了本来杂乱的数字图画处理运算，然后增强了HDVICP的视频处理才能。HDVICP的内部结构如图2所示。
在外部，HDVICP与其他处理器之间通过邮箱中止以及硬件自旋锁来完结。邮箱中止通过写寄存器的办法向某个从处理器发送中止信号，自旋锁机制则为拜访体系同享资源供给了完善的解决方案;内部，同步箱担任一切嵌入式模块的调度，同步各加快器之间的参数以及数据。
1.4 数字信号处理DSP
C674x DSP内核是TMS320C6000 DSP渠道上的高功用浮点数字信号处理器，其除了具有传统DSP的硬件运算加快器单元外，还具有SPLOO P、紧缩的指令集、增强的指令集、反常处理以及优先级办理，齐备的硬件支撑使得C674x DSP在使用中具有强大地数据信号处理才能。本体系研讨中将传统的视频收集及紧缩编码这类算法从DSP模块中分离出来，极大地减轻了DSP的负载，使多核DSP协同作业的环境、功用得到了极大的优化。
2 体系软件规划
DM8168的主处理器是ARM Cortex—A8，开端上电之后U-Boot引导其从ROM中发动Linux，一旦发动成功，ARM Cortex—A8便引导从处理器C674x DSP和媒体操控器的电源办理、重启操控以及设置可履行文件的进口到相应寄存器中，完结这个软件运转环境的树立。
结合DM8168硬件渠道的特色，软件体系全体区分为4个模块。其间ARM为主控模块，运转Linux体系，首要担任整个体系的操控以及外设办理;别的3个内核运转BIOS6体系，其间VPSS M3运转在HDVPSS上，首要办理视频的收集、存储以及输入/输出;Video M3运转在HDVICP上，首要担任视频的编解码;C674x DSP首要履行软件的显现战略以及用户算法。软件结构规划如图3所示。
多通道视频处理结构(Multi—channel FrameWork，McFw)中对视频处理常用的捕获、紧缩编码、解码、显现等处理进程进行了优化，该结构下的视频处理以Link为根本处理单位进行。视频传递收集、编码以及显现进程大致分为以下几个进程。
(1)原始收集进程
体系取得收集使命之后，首要初始化收集参数，包含收集设备的检测、需收集的视频格局、输出格局等。稍后调用McFW结构下的System _linkCreate()创立CaptureLink，调用System_linkStart()进行视频收集，模仿信号通过主板上集成的4片TV5158解码芯片之后转化为16ChD1 YUV422i 60fps的数字信号传递给VPSS协处理器，等候下一步处理。
(2)视频处理
VPSS协处理器检测到视频输入今后，对输入的视频进行降噪、去隔行处理等，然后将数据传递给HDVICP协处理器，DM8168内部集成的3个HDVICP协处理器的视频编解码硬件加快支撑MPEG4 H.264等视频的编解码格局，运转在HDVICP上的视频编码子体系(Video Encode Subsyst em，VENC)以及视频解码子体系(Video Decode Subsystem，VDEC)详细完结16 Ch D1 60 fps的H.264编码紧缩/解码处理。
(3)视频的存储、显现以及传输
HDVICP协处理器紧缩发生的视频数据，放入内存同享区，供ARM处理器进行后期的网络传输或本地存储。一起，也将数据传递给HDVPSS协处理器完结16 Ch视频的显现输出。
(4)视频收集的毁掉
视频收集完毕后，HDVPSS首要调用System_link Stop()中止视频收集，然后调用System_linkDelete()开释占用资源。视频收集编码进程如图4所示。
视频的收集、降噪、紧缩编码/解码、显现都由Host A8进行操控，每个视频收集进程中的功用都在各自处理进步行了模块的区分，以独立的线程运转。各模块间通过音讯中止、IPC等办法进行通讯，通过同享内存完结数据同享。
3 成果测验与剖析
本研讨办法中，模仿视频信号通过主板上集成的4片TVP5158解码芯片转化为16Ch D1 YUV422i 60fps数字信号传递给HDVPSS协处理器进行降噪、隔行扫描处理，数据预处理之后HDVPSS将数据传送给HDVICP协处理器进行视频的H.264紧缩存储，一起数据也由HDVPSS协处理器的HDMI数据输出接口输出到显现器。多核CPU负载状况计算如表1所列。
试验成果中，Host A8作为主控处理器，担任多核DSP的使命调度和和谐，HDVPSS以及HDVICP协处理器承当了16 D1视频的收集以及紧缩编码作业，处理器负载较均衡。因为协处理器独立承当视频的处理使命，DSP在本规划中只担任SCD算法，负载较小。全体上来看，因为多核DSP DM8168的各个中心处理器之间彼此协同作业，整个体系的负载较均衡，整个体系得到了有用的使用，且功用也比较突出。
结语
针对16通道D1数据格局的大数据量视频数据置的收集编码，在传统达芬奇DSP处理器上完结相对较为困难，而本文针对根据多核DSP DM8 168将视频的收集、降噪、隔行扫描以及紧缩编码等使命从传统的单核DSP处理器上独立出来，分别由从硬件加快的HDVPSS协处理器和HDV%&&&&&%P协处理器来完结，极大地提升了视频收集的功率，一起也减轻了单核DSP的使命担负，功用模块化规划大大提升了嵌入式设备的全体处理才能，作用较为显着。但从实践使用的视点来考虑，本规划或许考虑得不行全面，需在后期规划中不断地充分和完善。
