专利名称：一种基于多媒体处理器的图形处理方法
技术领域：
本发明涉及计算机图形处理，具体的讲是一种基于多媒体(Trimedia)处理器的图形处理方法。
背景技术：
当前，许多视频会议终端均采用Trimedia核心的数字信号处理CPU(DSPCPU)作为其中央控制器。Trimedia处理器为超长指令字(VLIWvery-long instruction word)内核，其支持单指令多数据(SIMDSingleInstruction Multiple Data)多媒体操作，非常适合做多媒体数据，如音频、视频数据的处理。Trimedia处理器内置了增强型视频输出单元，可以完成叠加视频/主视频的混合显示及色键控制。一般地，叠加视频为计算机图形，而不是活动视频。但与一般的计算机图形帧缓冲区格式不同，Trimedia处理器图形缓冲区像素格式为YUV422(如图1所示)，而一般的计算机图形缓冲区像素格式为RGB。
在目前使用的采用Trimedia处理器的视频会议终端中存在以下两种情况1)图形由Trimedia CPU本身生成，Trimedia处理器完成点、线、块、字体的渲染。系统可以由一个Trimedia CPU构成，无需其他辅助CPU(如图2所示，其中标号1表示图形输出方向)；2)多CPU，但主CPU上有自己的显示卡(如图3所示，其中标号1表示图形输出方向)。在第2)中情况下，主CPU也不会往Trimedia处理器上写图形数据，相反地，Trimedia处理器往往向主CPU的显示卡输出图形/图像数据。采用这两种结构和图形生成方法存在以下弊端1)Trimedia处理器会消耗相当的处理能力用于图形处理，从而影响对音频/视频的处理；2)Trimedia处理器目前采用pSOS操作系统，做一些简单的图形比较容易，但如果做浏览器，或功能强大的窗口系统，需要开发的工作量比较大；3)其他操作系统，如Linux，WinCE等，图形功能强大，但不能在Trimedia处理器上运行，如果将相应的图形系统移植到Trimedia上，又需要大量的再开发工作。
因此，在只有多媒体处理器CPU(Trimedia CPU)的情况下，要开发完善的图形系统，需要较大的开发工作量，或者购买昂贵的第三方开发的专用图形系统。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于多媒体处理器的图形处理方法，这种方法能直接利用已有的窗口系统软件，使载有多媒体处理器的终端具有完善的图形处理功能。
本发明的技术方案为一种基于多媒体处理器的图形处理方法，其将具有内存管理单元(MMUMemory Management Unit)的CPU与多媒体处理器CPU相耦合，并通过所述的具有内存管理单元的CPU读写所述的多媒体处理器CPU的视频缓冲区；所述的具有内存管理单元的CPU将自身生成的图形数据写到所述的多媒体处理器CPU的内存；所述的多媒体处理器CPU的视频渲染单元将所述的图形数据转成模拟信号输出。
将具有内存管理单元的CPU与多媒体处理器CPU相耦合是指在载有多媒体处理器的多媒体系统的PCI总线上，连接一具有内存管理单元和PCI总线的嵌入式CPU；其中所述的嵌入式CPU为主控制器，所述的多媒体处理器CPU为数字信号处理器(DSPDigital Signal Processor)。
在所述的具有内存管理单元的CPU上运行嵌入式操作系统，在所述的多媒体处理器CPU上运行pSOS系统；其中所述的多媒体处理器CPU在自身的内存空间申请一块叠加视频(Overlay)帧存，并将此帧存信息传给自身的视频渲染单元；所述的多媒体处理器CPU将帧存信息通过所述的PCI总线传送给所述的具有内存管理单元的CPU；所述的具有内存管理单元的CPU获得所述的帧存信息，并将所述的多媒体处理器CPU作为显示卡使用，该显示卡具有线性的帧存空间，像素格式为YUV422序列，也即YUYV格式。
所述的帧存信息至少包括帧存物理地址。
所述的多媒体处理器CPU将帧存信息通过所述的PCI总线传送给所述的具有内存管理单元的CPU包括以下具体步骤步骤一、所述的具有内存管理单元的CPU和所述的多媒体处理器之间通过通信接口进行通信；步骤二、所述的具有内存管理单元的CPU在自身的内存中创建事件，以接收所述的多媒体处理器的事件通知；步骤三、所述的具有内存管理单元的CPU在自身的内存中设置共享缓冲区，以接收所述的多媒体处理器的数据；步骤四、所述的具有内存管理单元的CPU重新启动所述的多媒体处理器，并等待所述的多媒体处理器的事件通知；步骤五、所述的多媒体处理器开始运行，打开所述的事件和共享缓冲区；步骤六、所述的多媒体处理器为自身的视频渲染单元开辟图形存储空间，并记下该图形存储空间的起始地址；步骤七、所述的多媒体处理器初始化自身的视频渲染单元，并启动渲染；步骤八、所述的多媒体处理器将所述的起始地址、图形区的高度/宽度信息放入所述的共享缓冲区；步骤九、所述的多媒体处理器通过所述的事件，通知所述的具有内存管理单元的CPU；步骤十、所述的具有内存管理单元的CPU接到通知后，取出图形缓冲区的起始地址、及高度/宽度信息；步骤十一、所述的具有内存管理单元的CPU将起始地址通过MMAP系统调用转化为自己的内存地址；步骤十二、所述的具有内存管理单元的CPU将所述的内存地址、图形缓冲区高度/宽度信息传给图形操作软件；步骤十二、所述的图形操作软件响应用户操作，生成相应的图形，该图形直接写在所述的多媒体处理器的内存上，并由显示装置进行显示。
所述的图形操作软件在生成图形时，需进行RGB格式到YUYV格式的转换。
由所述的具有内存管理单元的CPU采用查表法进行RGB格式到YUYV格式的转换计算。
本发明的有益效果在于采用主CPU来进行图形生成，可以最大限度地利用自由软件领域的软件，可以加快系统的开发，特别地，在网络部分/图形显示部分，可以不用考虑向Trimedia移植问题，直接使用x86，PowerPC等平台上的软件。
此种图形生成方式，可以减少Trimedia CPU在这方面的开销，保证有更多的处理能力用于音频/视频的编解码。
通过其他CPU读写Trimedia 1300 CPU的视频缓冲区，并采用MMU CPU，(如486/586/Pentium等x86 CPU，IBM 405EP、Motorola MPC8241/8245等PowerPC CPU)上常用的图形生成软件，从而使整个终端具有完善的图形系统。
图1为Trimedia CPU的图形帧存格式；
图2为单Trimedia CPU的系统结构框图；图3为PC平台加Trimedia CPU的系统结构框图；图4为嵌入CPU加Trimedia CPU的系统结构框图。
具体实施例方式
下面结合
本发明的具体实施方式
，本发明提供了一种基于多媒体处理器的图形处理方法。将具有内存管理单元(MMUMemory Management Unit)的CPU与多媒体处理器CPU相耦合，并通过所述的具有内存管理单元的CPU读写所述的多媒体处理器CPU的视频缓冲区；所述的具有内存管理单元的CPU将自身生成的图形数据传送给所述的多媒体处理器CPU；所述的多媒体处理器CPU将所述的图形数据输出。
在一般的Trimedia系统，在PCI总线上，格外连接上一颗带MMU和PCI总线的嵌入式CPU，如AMD ElanSC520，Motorola MPC8245，IBM PowerPC 405EP等，此MMU CPU为主控制器，Trimedia CPU当作DSP使用，主控制器没有自己的显示卡(如图4所示，其中标号1表示图形输出方向)。
MMU CPU上可以运行主流嵌入式操作系统，如Linux，VxWorks，WinCE等。Trimedia上运行pSOS。Trimedia先在自己的内存空间申请一块叠加视频(Overlay)帧存，并将此帧存信息传给CPU上的视频输出单元。然后，Trimedia通过某种机制，将帧存信息(主要是帧存物理地址)通过PCI总线通知MMU CPU。MMU CPU获得此信息后，便可以将Trimedia当作一块特殊显示卡使用，此显示卡具有线性的帧存空间，但像素格式为YUV422序列，也即YUYV格式。
上文所说的某种机制，可以是但不局限于下列这种方式1)MMU CPU运行Linux，MMU CPU和Trimedia之间通过tmman接口进行通信。
2)MMU CPU在自己的内存中创建事件A，用于接受Trimedia的事件通知；
3)MMU CPU在自己的内存中共享缓冲区MA，用于接收Trimedia的数据。
4)MMU CPU重新启动Trimedia，并等待Trimedia的事件通知。
5)Trimedia开始运行，打开事件A和共享缓冲区MA。
6)Trimedia为自己的视频渲染单元开辟图形存储空间，假设此空间起始地址为ADDR。
7)Trimedia初始化视频渲染单元并启动渲染。
8)Trimedia将ADDR、图形区的高度/宽度信息放入共享缓冲区MA。
9)Trimedia通过事件A通知MMU CPU。
10)MMU CPU接到通知后，取出图形缓冲区的起始地址ADDR及高度/宽度信息。
11)MMU CPU将ADDR通过MMAP系统调用转化为自己的内存地址。假设此地址为M_ADDR。
12)MMU CPU将M_ADDR、图形缓冲区高度/宽度信息传给图形操作软件MiniGUI。
13)MiniGUI响应用户操作，生成相应的图形，此图形直接写在Trimedia的内存上并由Trimedia进行显示。
通过以上这种机制，MiniGUI就将Trimedia子系统当作一块特殊的显示卡来使用。与一般显示卡不同的是，此显卡帧存像素格式为YUYV，而图形操作系统一般采用RGB的像素格式。因此，MiniGUI在生成图形时，存在RGB到YUYV的转化问题。由MMU CPU进行RGB到YUYV的计算，计算量很大，一种折衷的方式是查表法。
查表法就是预先计算好RGB和YUYV的对应表，在实际转化时，利用此对应表来避免计算。由于RGB888的取值范围为0～(224-1)，所以此表非常庞大，但可作以下简化首先，将像素格式RGB888转化为RGB555，此转化会使颜色数从1600多万种将为32768种，但对于图形来说，32768种颜色已经足够。RGB555的取值范围为0～32767，每个YUYV值为4字节，整个表格大小为128K字节(见表1)。对于任意一个RGB888值，每个颜色值右移3位，降为5个bit，再重组为15bit，转化为RGB555。我们以RGB555作索引，就可以查出原来RGB888对应的YUYV的近似值。
RGB到YUYV的转化查找表 表1
且计算公式如下Y＝(unsigned char)(0.299*(R&0xf8)+0.587*(G&0xf8)+0.114*(B&0xf8)+0.5)；U＝(unsigned char)(-0.1687*(R&0xf8)-0.3313*(G&0xf8)+0.5*(B&0xf8)+128.5)；V＝(unsigned char)(0.5*(R&0xf8)-0.4197*(G&0xf8)-0.0813*(B&0xf8)+128.5)；本申请相对现有技术而言所具有的优点和效果为采用主CPU来进行图形生成，可以最大限度地利用自由软件领域的软件，可以加快系统的开发，特别地，在网络部分/图形显示部分，可以不用考虑向Trimedia移植问题，直接使用x86，PowerPC等平台上的软件。
此种图形生成方式，可以减少Trimedia CPU在这方面的开销，保证有更多的处理能力用于音频/视频的编解码。
以上具体实施方式
仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。
权利要求
1.一种基于多媒体处理器的图形处理方法，其特征在于，将具有内存管理单元的CPU与多媒体处理器CPU相耦合，并通过所述的具有内存管理单元的CPU读写所述的多媒体处理器CPU的视频缓冲区；所述的具有内存管理单元的CPU将自身生成的图形数据写到所述的多媒体处理器CPU的内存；所述的多媒体处理器CPU的视频渲染单元将所述的图形数据转成模拟信号输出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将具有内存管理单元的CPU与多媒体处理器CPU相耦合是指在载有多媒体处理器的多媒体系统的PCI总线上，连接一具有内存管理单元和PCI总线的嵌入式CPU；其中所述的嵌入式CPU为主控制器，所述的多媒体处理器CPU为数字信号处理器。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述的具有内存管理单元的CPU上运行嵌入式操作系统，在所述的多媒体处理器CPU上运行pSOS系统；其中所述的多媒体处理器CPU在自身的内存空间申请一块叠加视频帧存，并将此帧存信息传给自身的视频渲染单元；所述的多媒体处理器CPU将帧存信息通过所述的PCI总线传送给所述的具有内存管理单元的CPU；所述的具有内存管理单元的CPU获得所述的帧存信息，并将所述的多媒体处理器CPU作为显示卡使用，该显示卡具有线性的帧存空间，像素格式为YUV422序列，也即YUYV格式。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的帧存信息至少包括帧存物理地址。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的多媒体处理器CPU将帧存信息通过所述的PCI总线传送给所述的具有内存管理单元的CPU包括以下具体步骤步骤一、所述的具有内存管理单元的CPU和所述的多媒体处理器之间通过通信接口进行通信；步骤二、所述的具有内存管理单元的CPU在自身的内存中创建事件，以接收所述的多媒体处理器的事件通知；步骤三、所述的具有内存管理单元的CPU在自身的内存中设置共享缓冲区，以接收所述的多媒体处理器的数据；步骤四、所述的具有内存管理单元的CPU重新启动所述的多媒体处理器，并等待所述的多媒体处理器的事件通知；步骤五、所述的多媒体处理器开始运行，打开所述的事件和共享缓冲区；步骤六、所述的多媒体处理器为自身的视频渲染单元开辟图形存储空间，并记下该图形存储空间的起始地址；步骤七、所述的多媒体处理器初始化自身的视频渲染单元，并启动渲染；步骤八、所述的多媒体处理器将所述的起始地址、图形区的高度/宽度信息放入所述的共享缓冲区；步骤九、所述的多媒体处理器通过所述的事件，通知所述的具有内存管理单元的CPU；步骤十、所述的具有内存管理单元的CPU接到通知后，取出图形缓冲区的起始地址、及高度/宽度信息；步骤十一、所述的具有内存管理单元的CPU将起始地址通过MMAP系统调用转化为自己的内存地址；步骤十二、所述的具有内存管理单元的CPU将所述的内存地址、图形缓冲区高度/宽度信息传给图形操作软件；步骤十三、所述的图形操作软件响应用户操作，生成相应的图形，该图形直接写在所述的多媒体处理器的内存上，并由显示装置进行显示。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的图形操作软件在生成图形时，需进行RGB格式到YUYV格式的转换。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，由所述的具有内存管理单元的CPU采用查表法进行RGB格式到YUYV格式的转换计算。
全文摘要
本发明提供一种基于多媒体处理器的图形处理方法，其将具有内存管理单元的CPU与多媒体处理器CPU相耦合，并通过所述的具有内存管理单元的CPU读写所述的多媒体处理器CPU的视频缓冲区；所述的具有内存管理单元的CPU将自身生成的图形数据直接写到所述的多媒体处理器CPU的视频缓冲区；所述的多媒体处理器CPU的视频渲染单元将所述的图形数据转化成模拟信号输出。从而能利用具有内存管理单元CPU上的现有软件，不用移植，使载有多媒体处理器的终端具有完善的图形处理功能。
文档编号G06F13/14GK1591372SQ0315646
公开日2005年3月9日 申请日期2003年8月28日 优先权日2003年8月28日
发明者林朝旸 申请人:北京鼎视通软件技术有限公司