基于linux的全彩LED显示屏脱机控制系统设计

　　建立在底层显示层之上，软件实现了与屏幕绝对坐标无关的基于区域内部坐标的2D加速显示接口。区域内部坐标与区域本身在屏幕上的绝对坐标相加即可得出要显示的绝对坐标。另外每个显示区域都有对齐、缩放方式的选项。缩放方式可以有不缩放，线性缩放，非线性缩放三种，对齐在X，Y方向上分别有三种对齐方式。因为实际显示的内容大小与显示区域大小往往不是相同的，因此这两种选项对实际显示效果影响极大。如区域宽高比与显示内容宽高比相差较大时，非线性缩放将导致显示内容严重畸变，而线性缩放将显示内容保持为原来的宽高比。显示层次如图4.

　　图3 显示层次

　　4.2.3脱机系统的视频播放器设计

　　这部分主要介绍针对SM501显卡的解码过程优化设计，并给出优化后的性能测试数据。LED脱机播放系统目前支持MPEG-4视频格式的AVI文件播放。

　　MPEG-4是MPEG（运动图像专家组）制定的视频压缩标准，是目前用得最广泛的一种视频编码标准。MPEG组织于1999年1月正式公布了MPEG-4 V1.0版本。MPEG-4除采用第一代视频编码（MPEG-1，MPEG-2，H.263等）的核心技术，如变换编码、运动估计与运动补偿、量化、熵编码外，还提出了一些新的有创见性的关键技术，包括视频对象提取技术、VOP视频编码技术、视频编码可分级性技术、运动估计与运动补偿技术等。

　　Xvid是开源的MEPG-4码器，遵守GPL通用公共许可证，也是目前国际上公认的性能最佳的 MPEG-4编解器之一，支持MPEG-4 SP框架。本文移植了Xvidcore-1.1.3到arm-Linux环境，并且基于Xvid设计了自己的LED脱机系统视频播放器。

　　AVI文件格式是Windows系统下最常用的一种视频文件格式。AVI文件并不局限任何视频编码格式。AVI文件格式是基于RIFF（Resource Interchange File Format）文件格式的。RIFF基于“块”为信息单位，每个块由一个4字符组成的FOURCC字标识。整个文件由一个RIFF块构成，RIFF块和 LIST（列表）块可以包含子块。包含子块的块结构为：FOURCC+块长度+块类型+块数据。不包含子块的块结构为：FOURCC+块长度+数据。 AVI文件在RIFF的基础上定义了自己的块类型和数据。一个AVI RIFF文件由3大部分组成：RIFF文件头，hdrl列表，movi列表，除此外还有一个可选的索引idxl块。其中hdrl列表包含 avih 子块和 strl 子列表，文件中有多少个流，hdrl 列表中就有多少个strl 子列表，strl子列表在 hdrl 中的次序就是流的序号。Movi列表中是实际的MPEG-4编码流，avih子块包含了AVI视频文件的头信息，比较重要的是帧频。一般的AVI视频文件只有一个视频流。户外LED屏幕对于音频播放需求少，因此本文并不涉及音频解码。

　　Xvid解码过程中要不断输入MPEG-4视频编码比特流，视频流从AVI文件中的movi列表子块中提取。AVI文件存储在USB可移动存储盘上，文件IO时间延迟会导致解码过程产生间隙性的视频播放停顿，因此有必要采用单独的IO线程从AVI文件中不断提取视频流。IO线程与解码线程构成一种生产者-消费者类型的线程同步关系，需要引入同步互斥量来保证其同步工作。

　　由于MPEG-4视频编解码的原始颜色空间是YUV420，如果直接输出YUV420平面格式 Xvid不需要进行颜色空间转换，其余输出格式则需要经过色空间转换算法得到。Xvidcore-1.1.3解码器输出不同的颜色空间格式对整个解码时间的影响非常显着。表1是在S3C2440平台下使用Xvidcore-1.1.3解码同一MPEG-4视频文件（分辨率320x176） 使用不同输出格式的帧频比较。

　　表1 Xvid不同输出格式解码速率比较表

　　本文使Xvid解码直接输出YUV420平面格式，避免了Xvid使用软件算法进行色空间

　　转换，然后使用SM501提供的YUV420转RGBx888硬件色空间转换命令完成视频帧的显示。这种方式下SM501与Xvid解码器并行工作，发挥了最佳的效果。同时为了避免了对数据的二次复制，本文直接在SM501本地显存中申请了空间作为解码帧输出地址，这些优化使得整个解