基于DAVINCI的3G视频服务器的设计

摘要：
视频编解码系统一般的实现可以采用DSP,ASIC专用芯片，FPGA可编程逻辑芯片，基于DSP处理器设计的系统具备易于升级，易于扩展等优点所以在视频系统设计中被大量采用。TI DAVINCI 6446处理器是TI公司最新的双核视频处理芯片，TI公司提供一种基于CODE ENGINE的API机制封装了复杂的DSP的编解码接口，给ARM应用程序提供一种简单明了的系统调用来实现视频的处理，但是同时这种机制也存在一个问题，就是如果要对机制本身进行一些修改或者扩展，添加自定义的接口或者算法，需要开发者去深入了解复杂的code engine机制，成都宇鸿科技提出一种跳过code engine机制，直接使用coff文件加载双核中的dsp处理器，直接根据共享内存实现arm和DSP的通信。DSP直接运行一些开源的编解码算法比如XVID，或者T264。该方法具备算法移植简单，arm和dsp接口自定义，
系统框架非常简单的优点。本文提出的DAVINCI 开发系统开发的时候只需要CCS开发工具和montvista的linux arm编译环境，整个产品开发可以不需要仿真器的参与。

实现：
1：DSP的手动加载实现
  在DAVINCIN 6446双核处理器出来之前的DM642或者不含arm的davinci DM6437芯片都是可以通过PCI 和HPI接口进行DSP程序的加载的，首先开发者使用CCS工具生成目标coff文件，通过TI提供的BIN文件转换工具转换成二进制的加载文件。加载程序DSPboot读取该文件，把文件中的每一个程序段根据相应的加载地址加载到DSP的内存空间或者L2RAM，最后把处于RESET状态的dsp 恢复运行，DSP从入口地址开始运行。
Dsp加载的流程如下：

1: 使用CCS工具编译和生成out文件
2：使用TI提供的out文件到bin文件的转换工具转换成加载工具识别的bin文件
3：将bin文件放在开发平台的文件系统中，可以通过TFTP/ftp/nfs或者u盘等多种方式进行。
4：运行DSPboot程序加载dsp运行程序
5：运行dspdebug程序显示dsp的调试打印信息，根据这些信息进行DSP端代码的调试，
DSP的优化等等。

2：视频编码算法的移植
本文以XVID在DAVINCI 6446上的移植为例子，展示如何用CCS编译生成在DSP上的可执行代码。
1：首先新建一个CCS工程，并且把所有的XVID的c源码文件拷贝到工程的文件夹下面
编译的时候有几个问题：

2：没有configure文件，需要用户手动在portb.h中加入了以下的定义：
#define ARCH_IS_GENERIC
#define ARCH_IS_32BIT
#define ARCH_IS_LITTLE_ENDIAN
3：ccs不允许数组初始化的时候用变量，改变一下数组的代码编写方式编译通过。
4：很多函数没有定义，是c标准库，目前加的是 rts6400_eh.lib

按照上述步骤编译XVID
接下来就是编写系统的内存分布CMD文件，可以参考ti的example目录下的CMD文件编写，在刚开始的时候可以直接把所有的段都映射到DDR内存里面。
3：视频编码算法的优化
有关xvid或者T264等开源软件的优化，网络上已经有很多资料，这里不多说，主要原则有以下几点：
1：对XVID 的一些针对PC的特性进行裁减，使之适合嵌入式编码器。
2：对xvid的代码进行线性汇编优化，比如核心的DCT IDCT运算，计算运动向量的SAD计算函数。
3：充分利用DSP的EDMA技术，把当前dsp运算需要的数据搬移到运行速度快的L2Ram中，同时在后台用EDMA准备下次DSP运算所需要的数据，这样时钟让dsp核心在CACHE中找到可以使用的内存，大大提供整个系统的并成程度。
Xvid不经过任何优化的情况下，一秒种大概只编译1/3帧左右，经过良好的优化，在一个DAVINCI 处理器上实现4路cif或者1路D1的实时编码是完全可行的。
4：基于共享内存的arm和dsp交互设计
利用前面CCS生成的dsp二进制代码，就可以利用dspboot加载工具让dsp开始运行。接下来就是需要设计arm和dsp如何进行数据交互，要完成一个图像的编码，xvid需要几个参数：
1：YUV原始数据的输入：
2：编码后的MPEG4数据的输出。
3：编码的参数控制。
整个系统实现主要由以下任务完成：
1：采集线程：
  负责从驱动视频AD techwell系统或者TI TVP系列，然后送入davinci的bt656接口，最后通过resize 得到所需要编码的分辨率，本文以CIF 352*288分辨率为例。
  最后采集线程把resize以后的原始输入数据写入一个固定的内存比如 0x83c00000;
2:dsp 编码线程：
Dsp运行一个死循环，每次循环开始先从0x83c00000地址处读大小为352*288*2大小的数据拷贝到自己的编码缓冲区，然后执行encode_main 函数完成一次图像的编码，然后把编码后的数据输出的固定内存比如0x83e00000;并且同时做上标记DSP已经完成一次编码。
3:ARM 端处理线程：
Arm只负责编码后的数据的网络发送或者系统存储，arm端判断去0x83e00000处的内存是否有dsp编码后的数据，如果有则通过网络发送到指定的客户端电脑去，由电脑实现视频的解码和显示。

5：PC端客户端软件的实现：
Pc端客户端软件的实现主要参考XVID的解码例子，最后把解码后的数据通过direct draw或者其他方式实现。
6：3G的实现
利用成都宇鸿科技本身的3G驱动技术，实现在davinci上的3G上网卡的驱动，同时配合VPN可以实现在外网通过IP访问内置在视频服务器上的web对路由器进行设置和状态查询，同时可设置基于时间的定时拨号机制，实现7*24小时的无人值守工作环境。