摘要：結合開發工具TMS320C6201EVM板的結構和特點，闡述了在實現MPEG-4實時視頻編碼中，對算法的軟件優化所做的工作。

    關鍵詞：TMS320C6201 MPEG-4 優化 并行處理

TMS320C6201芯片是TI公司新推出的并行處理的數字信號處理器。它的最高處理能力高達1600MIPS，即16億萬次每秒定點運算，是目前市場上所有的DSP芯片中速度較快、處理功能較強的DSP處理器。其應用前景十分廣泛。本文利用C6201開發工具EVM（模擬評估）板，用軟件實現實時MPEG-4編碼。詳細探討了MPEG-4視頻編碼中的關鍵模塊，并針對TMS320C6000的物理指令結構，對軟件優化的特殊處理做了較深入的研究。

1 開發工具的介紹

筆者采用的評估工具是TI公司的C6XEVM[2]。它的結構如圖1所示。

C6XEVM除核心DSP之外，還提供了如下工具：一個64K×32bit、133MHz的z同步脈沖靜態隨機存取存儲器（SBSRAM）；兩個1M×32bit、100MHz的同步動態RAM（SDRAM）；內含基于PCI或外部XDS510支持的JTAG仿真；支持采樣速率為5.5kHz～48kHz的立體聲16位音頻邊界碼；1.8V/2.5V直流電壓3.3V直流電單板轉換電壓調整器；模擬5V直流電壓的單板線電壓調整器；3個LED指示器（電壓，2個自定義指示）等。

SBSRAM映射到DSP的CE0存儲空間，把它用于程序自舉。通常SBSRAM都工作在133MHz。當采用全速接口時，CPU時鐘就等于SBSRAM的時鐘；當采用半速接口時，SBSRAM的速度是CPU時鐘速度的一半。

EVM提供的兩個1M×32bit的字存儲區間的SDRAM，每一個存儲空間包含兩512×2banks×16位的器件。它們映射到DSP的CE2和CE3存儲空間，每一個空間使用16Mbit的地址空間。SDRAM通常是CPU時鐘速度的一半。

EVM提供的異步存儲連接器允許給子板附加一個存儲區間或者存儲映射區間。擴展存儲的界面被映射到DSP的4M異步CE1存儲空間的低3M空間。CE1中擴展空間的地址從0x100000～12FFFFF，在MAP0和MAP1方式下為0x1400000～16FFFFF，CE1的最上面的1M字節可分配給板上外圍。CE1存儲空間的這種分配方式容許了板上器件和擴展器件的共存。

2 MPEG-4視頻編碼

MPEG-4編碼是基于VOP的編碼[3]。所謂VOP是指視頻目標平面，即視頻對象VO在某一時間的存在。VOP編碼器的結構框圖如圖2所示。

編碼器主要由兩部分組成：一是形狀編碼器；另一個是傳統的運動估計和補償及紋理VOP編碼器。VOP可采用幀內編碼（Intera-VOP，簡稱I-VOP）和幀間預測編碼（Inter-VOP）。幀間預測編碼又可以分為前向因果預測編碼（P-VOP）和前后向非因果編碼（B-VOP）。幀間預測編碼消除了視頻信息的時間冗余。對于VOP的編碼，首先將各個VOP從上到下分成16×16大小的宏塊（MB）。具體的形狀、運動和紋理編碼基于MB進行，所以一個MB的信息是形狀、運動、紋理（Shape-Motion-Texture）的總和。進行MB編碼時，再把它分成4個8×8塊（Block）的亮度Y分量，和2個8×8塊的色度Cr和Cb分量分別進行編碼。然后對6個Block分別進行8×8DCT二維變換、量化和Huffman編碼。

進行測試使用的圖像是QCIF格式（176×144象素），圖像數據從主機讀入。通過CCS測得其各個模塊所消耗的時間周期比率如下：

其各個部分占總運算量的比例分別為：

分析顯示，運動估計和運動補償模塊及紋理編碼模塊是MPEG-4實現的最主要的瓶頸。所以在程序優化上所做的工作主要是基于這兩個模塊進行。