基于ARM LinuxQT的掌上多媒體系統(tǒng)的設計和實現

　　3 性能優(yōu)化

　　盡管ARM9處理器主頻可以高達200MHz以上，但是為了降低功耗，本系統(tǒng)在保證滿足實時播放的前提下，對系統(tǒng)進行優(yōu)化。所以，在一個資源受限的處理器上要實現多媒體文件的實時播放，性能優(yōu)化成為關鍵。本系統(tǒng)主要通過解碼程序優(yōu)化，打開Cache等措施來提高系統(tǒng)性能。

　　3．1 對解碼程序的優(yōu)化

　　由于解碼過程絕大部分是計算，以MP3音頻文件為例，其解碼過程主要是高精度乘法和矢量運算，其中80％的CPU時間用于數值計算，因此對于解碼部分主要采用了以下方法進行優(yōu)化：

　　(1)整數運算。在沒有硬件浮點單元的CPU上，浮點運算是仿真方式，因此解碼代碼中應直接采用整數運算方式編碼，而避免浮點運算；

　　(2)通過查表方式代替很多運算式獲取計算結果，對調用頻繁的小函數采用inline修飾；

　　(3)關鍵代碼采用匯編語言編程，以獲得更高效的目標代碼，來提高系統(tǒng)的運行性能。

　　3．2 打開Cache

　　ARM9處理器帶有獨立的16 kB數據Cache和16 kB的指令Cache。本系統(tǒng)中，打開指令Cache肯定能在一定程度上提高性能。至于數據Cache，由于從SD卡或者U盤讀進來解碼的數據使用完畢后就再也不會使用了，解碼產生的數據也是一樣，使用一次就會被丟棄，因此數據訪問的時間局限性基本是不存在的。但是，系統(tǒng)在訪問數據時存在很強的"空間局限性"，所以打開數據Cache后可以提高性能，因為：

　　(1)Cache和IDRAM之間通過Burst方式傳遞數據，提高了總線帶寬，從而降低讀數據的延遲。

　　(2)Cache一次讀128bit或256bit，當讀已在Cache中的數據時就會命中。

　　(3)通過WriteBuffer或WriteBack方式讀內存時，沒有寫DRAM的延遲。

　　但是這樣也會帶來數據不一致的問題，主要是DMA造成數據的不一致，因為SD卡或USB的傳輸是通過DMA進行的，其傳輸過程無需CPU干預，DMA操作直接訪問內存，但不會跟新Cache和寫緩存相應的內容，這樣就造成了數據的不一致，可用以下方法解決：

　　(1)將SD卡或USB和CPU共享的控制數據空間設置為uncachable，否則無法保證CPU讀到的Cache中的數據是最新數據，從而可能造成系統(tǒng)運行錯誤。

　　(2)SD卡或USB輸入模塊通過DMA像主存?zhèn)鬏斘募祿r，寫數據的緩沖區(qū)是由文件系統(tǒng)提供的。該緩沖區(qū)的特點是存儲空間比較大而且是順序訪問的，可將其設置為cachable。

　　經過上述方法的優(yōu)化以后，系統(tǒng)性能得到了大幅度的提高。經過測試表明，優(yōu)化后解碼所需的時間為優(yōu)化前的15％左右，均小于正常播放所需的時間，完全滿足實時播放的要求。

　　4 結束語

　　本系統(tǒng)以ARM9處理器為核心建立嵌入式多媒體系統(tǒng)，并在其上移植Mplayer播放器，擴展其功能，使mpeg-1、mpeg-2、avi等視頻格式以及MP3、WMA等音頻格式都能在其上流暢地播放，并實現了影音錄制功能。在測試中各模塊工作正常，達到了能全屏播放視頻，流暢播放音頻，能夠將攝像頭拍到的視頻傳送到Mplayer進行播放，能讀取外接U盤或者SD卡中的多媒體文件進行播放，能從網絡下載多媒體文件到擴展存儲設備被Mplayer播放的設計要求。隨著多媒體技術的廣泛應用，掌上多功能媒體播放器會有更廣闊的應用前景。