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本帖最后由 正点原子 于 2022-9-24 10:03 编辑
1）实验平台：正点原子MiniPro STM32H750开发板
2）平台购买链接:https://detail.tmall.com/item.htm?id=677017430560
3）全套实验源码+手册+视频下载地址：http://www.openedv.com/docs/boar
4）MiniPro STM32H750技术交流QQ群:756580169
第四十九章 硬件JPEG解码实验
上一章，我们学习了图片解码，学会了使用软件解码显示bmp/jpg/jpeg/gif等格式的图片，但是软件解码速度都比较慢，本章我们将学习如何使用STM32H750自带的硬件JPEG编解码器，实现对JPG/JPEG图片的硬解码，从而大大提高解码速度。
本章分为如下几个小节：
49.1 硬件JPEG编解码器简介
49.2 硬件设计
49.3 程序设计
49.4 下载验证
49.1 硬件JPEG编解码器简介
STM32H750自带了硬件JPEG编解码器，可以实现快速JPG/JPEG编解码，本章我们仅使用JPG/JPEG解码器。STM32H7的JPEG编解码器具有如下特点：
支持JPEG编码/解码
支持RGB、YCbCr、YCMK与BW（灰度）色彩空间
单周期解码/编码一个像素
支持JPEG头数据编解码
多达4个可编程量化表
单周期哈夫曼表编解码
完全可编程的哈弗曼表（AC和DC各2个）
完全可编程的最小编码单元（MCU）
单周期哈弗曼编码/解码
49.1.1 JPEG编解码器框图
STM32H7的JPEG编解码器框图如图49.1.1.1所示：
图49.1.1.1 硬件JPEG编解码器框图
图中，硬件JPEG编解码器的输入和输出数据流都是通过32位AHB总线访问，其它的JPEG内部信号如下表所示：
表49.1.1.1 JPEG内部信号
49.1.2 JPEG解码器功能
我们只需要对JPEG编解码器的相关寄存器进行设置，然后读写输入/输出FIFO，即可完成JPEG的编解码。本章，我们只介绍如何利用STM32H7的硬件JPEG解码器实现对JPG/JPEG图片的解码。
硬件JPEG解码器，支持解码符合ISO/IEC10918-1协议规范的JPEG数据流，并且支持解码JPEG头（可配置），通过输入FIFO读取需要解码的JPEG数据，通过输出FIFO将解码完成的YUV数据传输给外部。
注意：硬件JPEG解码器解码完成后是YUV格式的数据，并不是RGB格式的数据，所以不能直接显示到LCD上面，必须经过YUVRGB的转换，才可以显示在LCD上面。
硬件JPEG解码时FIFO数据的处理（读取/写入）有两种方式：
1，中断方式。
2，DMA方式（JPEG编解码内核使用的是MDMA，下同！）。
为了达到最快的解码速度，我们一般使用DMA来处理FIFO数据。接下来，我们介绍一下硬件JPEG解码的数据处理过程。
1、输入FIFO MDMA
通过jpeg_ift_trg信号（对应MDMA数据流17，见《STM32H7xx参考手册_V7（英文版）.pdf》第597页，Table 100），可以触发JPEG输入FIFO的MDMA请求，当输入FIFO（总容量为64字节）至少半空的时候，将产生一个MDMA请求，读取32字节数据到输入FIFO。当MDMA不再继续往JPEG输入FIFO传送数据时，JPEG解码进程将自动暂停，因此，我们只需要控制MDMA的启停，就可以控制JPEG的解码进程，这个操作在MDMA传输完成，读取下一批JPEG数据的时候经常用到。
注意：在当前图片解码完成后，开启下一张图片解码之前，需要先停止MDMA，然后对输入FIFO进行一次清空（设置JPEG_CR寄存器的IFF位），否则上一张图片的数据会影响到下一张图片的解码。
2、输出FIFO MDMA
通过jpeg_oft_trg信号（对应MDMA数据流19，见《STM32H7xx参考手册_V7（英文 版）.pdf》第597页，Table 100），可以触发JPEG输出FIFO的MDMA，当输出FIFO（总容量为64字节）至少半满的时候，将产生一个MDMA请求，可以从输出FIFO读取32字节数据。当MDMA不再读取JPEG输出FIFO的数据时，JPEG输出FIFO被暂停，这个操作在MDMA传输完成，执行YUVRGB转换的时候经常用到。
注意：当图片解码结束以后，输出FIFO里面可能还有数据，此时我们需要手动读取FIFO里面的数据，直到JPEG_SR寄存器的OFNEF位为0。
3、JPEG头解码
通过设置JPEG_CONFR1寄存器的HDR位为1，可以使能JPEG头解码，通过设置JPEG_CR寄存器HPDIE位为1，可以使能JPEG头解码完成中断。在完成JPEG头解码之后，我们可以获取当前JPEG图片的很多参数，包括：颜色空间、色度抽样、高度、宽度和MCU总数等信息。这些参数对我们后面的解码和颜色转换（YUVRGB）非常重要。
硬件JPEG使用DMA实现JPG/JPEG图片解码的数据处理流程如图49.1.2.1所示：
图49.1.2.1 硬件JPEG解码数据处理流程（DMA方式）
由图可知，数据处理主要由2个MDMA完成：输入MDMA和输出MDMA，分别处理硬件JPEG的输入FIFO和输出FIFO的数据。通过适当控制输入MDMA/输出MDMA的关闭和重启，从而控制整个数据处理的进程，关闭MDMA的时间越少，解码速度就越快。
图中我们还用到了2个JPEG中断：JPEG头解析完成中断和JPEG解码完成中断，他们共用一个中断服务函数。JPEG头解析完成中断，在JPEG头解码完成后进入，此时我们可以获取JPG/JPEG图片的很多重要信息，方便后续解码。JPEG解码完成中断，在JPG/JPEG图片解码完成后进入，标志着整张图片解码完成。
49.1.3 MDMA简介
MDMA属于STM32H7内部4个DMA控制器之一，它的主要特点有：
支持3种传输方式：内存内存、内存外设、外设内存
支持多达16个通道
支持多达32个硬件触发源，且支持软件触发
所有通道都可以独立设置并连接到DMA1/DMA2或相关外设
一个256级深度buffer，被分成2个独立的128级buffer（先入/先出，即FIFO）
4个优先级可设置：非常高、高、中、低
源和目标的传输位宽可以独立设置（字节、半字、字、双字）
源地址/目标地址自增和大小都可以独立设置
我们重点看一下MDMA和DMA1/2的差异（DMA1/DMA2的详细介绍请参考第三十章 DMA实验），MDMA支持4种触发模式（通过TRGM[1:0]位设置），具体如下：
1、缓冲传输模式（最多一次可以传输128字节）
2、块传输模式（最多一次可以传输64K字节）
3、重复块传输模式（每次传输后，可配置改变源/目标的起始地址）
4、链表模式（直到各个信道数据传输完毕，比较复杂，一般不用）
而DMA1/DMA2只支持单次传输和突发传输，且突发传输仅支持4、8和16等个传输长度，本实验我们用MDMA的缓冲传输模式，因为JPEG的输入/输出FIFO每次都是读取/输出32字节，因此我们用缓冲模式（TRGM[1:0]=00），并设置单次触发传输长度为32字节（TLEN[6:0]=32-1），就可以很好的和JPEG的输入/输出FIFO匹配了。
关于MDMA的具体配置，我们在这里就不详细介绍了，MDMA的配置和DMA1/DMA2基本类似，不过稍微复杂一点。关于MDMA的详细介绍，请参考《STM32H7xx参考手册_V7（英文版）.pdf》第14章。
49.1.4 YUV转RGB操作
在STM32F7系列MCU上面，要实现YUV到RGB的转换，必须使用纯软件的方式来实现，比较耗时间。但是到了H7系列MCU，ST添加了硬件YUV到RGB转换的功能，我们通过DMA2D可以很方便的实现YUV到RGB的硬件转换。
H7的DMA2D支持将：YCbCr 4:4:4（YUV444），4:2:2（YUV422）和4:2:0（YUV420）等三种抽样格式的颜色数据转换成RGB数据格式。DMA2D执行YCbCr数据格式转换的时候是以8*8的最小编码单元（MCU）为基础的，YCbCr数据在MCU内的排列顺序如下表所示：
图49.1.4.1 MCU中不同抽样方式下YCbCr的排列方式
由上表可知：
YCbCr4:4:4（YUV444）抽样，每个RGB像素占3个YCbCr字节
YCbCr4:2:2（YUV422）抽样，每个RGB像素占2个YCbCr字节
YCbCr4:2:0（YUV420）抽样，每个RGB像素占1.5个YCbCr字节
为了保障DMA2D能够正确的执行YCbCr到RGB的转换，当图片采用：YCbCr 4:4:4的抽样方式时，图片宽度（DMA2D_NLR寄存器的PL[13:0]定义）+行偏移（DMA2D_FGOR寄存器的LO[15:0]定义）必须是8的倍数。当图片采用：YCbCr 4:2:2或YCbCr 4:2:0的抽样方式时，图片宽度（DMA2D_NLR寄存器的PL[13:0]定义）+行偏移（DMA2D_FGOR寄存器的LO[15:0]定义）必须是16的倍数。为了简化处理和节省内存，我们采用单幅图像，多次解码的方式来完成解码，因此规定：对于硬件JPEG解码的图片，其宽度必须是16的倍数。
DMA2D执行内存到内存的YCbCrRGB转换的简要设置（行偏移为0）如下：
1，设置DMA2D_CR寄存器的MODE[2:0]=001，DMA2D工作在带PFC的存储器到存储器模式。
2，设置DMA2D_OPFCCR的CM[2:0]=010，设置PFC输出图像格式为：RGB565。
3，设置DMA2D_FGPFCCR的CSS[1:0]为正确的抽样方式（YCbCr 4:4:4/4:2:2/4:2:0，根据实际情况设置），并设置CM[3:0]=1011，设置输入图像格式为：YCbCr。
4，设置DMA2D_NLR的PL[13:0]为图像宽度（必须为16的倍数），NL[15:0]为单次转换输出的图像高度（YCbCr 4:4:4和YCbCr 4:2:2每次输出8的倍数行，YCbCr 4:2:0每次输出16的倍数行）。
5，设置DMA2D_OMAR的MA[31:0]为输出图像数据的首地址。该地址需根据单次输出的图像高度和宽度，进行变化，以完成整幅图像的输出。
6，设置DMA2D_FGMAR的MA[31:0]为输入图像数据的首地址。另外，单次输入图像数据的大小，是有要求的。输入图像是YCbCr数据格式，根据前面的介绍，不同抽样率下，最小输入图像数据的大小为：
单次输出行数*YCbCr每个像素所占字节数*图像宽度
对于YCbCr 4:4:4，最小输入图像数据大小为：8*3*图像宽度
对于YCbCr 4:2:2，最小输入图像数据大小为：8*2*图像宽度
对于YCbCr 4:2:0，最小输入图像数据大小为：16*1.5*图像宽度
7，最后，设置DMA2D_CR寄存器的START位为1，使能DMA2D传输。然后等待传输完成就可以完成一次YCbCrRGB的转换。
以上，就是利用DMA2D进行YCbCr到RGB图像数据转换的简要设置，DMA2D的相关寄存器我们这里就不做介绍，详见《STM32H7xx参考手册_V7（英文版）.pdf》第18章相关章节。
49.1.5 JPEG编解码器寄存器
下面介绍本实验需要用到的JPEG 编解码器寄存器。
JPEG编解码器控制寄存器0（JPEG_CONFR0）
该寄存器仅最低位（START位）有效，设置该位为1，可以启动JPEG解码流程。通过设置该位为0，可以退出当前JPEG解码。
JPEG编解码器配置寄存器1（JPEG_CONFR1）
JPEG编解码器配置寄存器1描述如图49.1.5.1所示：
图49.1.5.1 JPEG_CONFR1寄存器
YSIZE[15:0]位，定义JPEG图片的高度，读取该寄存器可以获得图片高度（注意：需要在JPEG头解析成功以后，才可以读取该寄存器获取图片高度，下同）。
HDR位，用于设置是否使能JPEG头解码，我们一般设置为1，使能JPEG头解码。
DE位，用于设置硬件JPEG工作模式，我们设置为1，表示使用JPEG解码模式。
NF[1:0]位，这两个位用于定义色彩组成：00，表示灰度图片；01，未用到；10，表示YUV/RGB；11表示CYMK。
JPEG编解码器配置寄存器3（JPEG_CONFR3）
JPEG编解码器配置寄存器3描述如图49.1.5.2所示：
图49.1.5.2 JPEG_CONFR3寄存器
该寄存器仅高16位（YSIZE[15:0]）有效，定义JPEG图片的宽度，读取该寄存器可以获得图片宽度。
另外，还有JPEG配置寄存器4~7：JPEG_CONFR4~7，这四个寄存器ST官方数据手册对其解释也不是很清楚，但是我们可以参考ST官方提供的参考代码，知道这四个寄存器的NB[3:0]位用来表示YUV的抽样方式（YUV422、YUV420、YUV444），详见本例程源码。
JPEG控制寄存器（JPEG_CR）
JPEG控制寄存器描述如图49.1.5.3所示：
图49.1.5.3 JPEG_CR寄存器
OFF位，用于清空输出FIFO，在启动新图片解码之前，需要对输出FIFO进行清空。
IFF位，用于清空输入FIFO，在启动新图片解码之前，需要对输入FIFO进行清空。
HPDIE位，用于使能JPEG头解码完成中断，我们设置为1，使能JPEG头解码完成中断，在中断服务函数里面读取JPEG的相关信息（长宽、颜色空间、色度抽样等），并根据色度抽样方式，获取对应的YUVRGB转换函数。
EOCIE位，用于使能JPEG解码完成中断，我们设置为1，使能JPEG解码完成中断，在中断服务函数里面标记JPEG解码完成，以便结束JPEG解码流程。
JCEN位，用于使能硬件JPEG内核，我们必须设置此位为1，以启动硬件JPEG内核。
JPEG状态寄存器（JPEG_SR）
JPEG状态寄存器描述如图49.1.5.4所示：
图49.1.5.4 JPEG_SR寄存器
HPDF位，表示JPEG头解码完成的标志，当该位为1时，表示JPEG头解析成功，我们可以读取相关寄存器，获取JPEG图片的长宽、颜色空间和色度抽样等重要信息。向JPEG_FCR寄存器的CHPDF位写1，可以清零此位。
EOCF位，表示JPEG解码结束标志，该位为1时，表示一张JPEG图像解码完成。此时我们可以从输出FIFO读取最后的数据。向JPEG_FCR寄存器的CEOCF位写1，可以清零此位。
JPEG清零标志寄存器（JPEG_CFR）
JPEG清零标志寄存器描述如图49.1.5.5所示：
图49.1.5.5 JPEG_CFR寄存器
该寄存器，仅两位有效：CHPDF位和CEOCF位，向这两个位写入1，可以分别清除JPEG_SR寄存器的HPDF和EOCF位。
最后是JPEG数据输入寄存器（JPEG_DIR）和JPEG数据输出寄存器（JPEG_DOR），这两个寄存器都是32位有效，前者用于往输入FIFO写入数据。后者用于读取输出FIFO的数据。
49.2 硬件设计
1. 例程功能
1、本实验开机的时候先检测字库，然后检测SD卡是否存在，如果SD卡存在，则开始查找SD卡根目录下的PICTURE文件夹，如果找到则显示该文件夹下面的图片文件（支持bmp、jpg、jpeg或gif格式），循环显示，通过按KEY0和KEY1可以快速浏览下一张和上一张，KEY_UP按键用于暂停/继续播放，LED1用于指示当前是否处于暂停状态。如果未找到PICTURE文件夹/任何图片文件，则提示错误。
注意:本例程的实验现象，同上一章(图片显示实验)完全一模一样，唯一的区别，就是JPEG解码速度 (要求图片分辨率小于等于LCD分辨率) 变快了很多。
对比上一章的图片显示，大家可以利用USMART测试同一张JPEG图片，软件解码和硬件解码的时间差距。本实验也可以通过USMART调用ai_load_picfile和minibmp_decode解码任意指定路径的图片。
2、LED0闪烁，提示程序运行。
2. 硬件资源
1）RGB灯
RED ：LED0 - PB4
GREEN ：LED1 - PE6
2）串口1(PA9/PA10连接在板载USB转串口芯片CH340上面)
3）正点原子2.8/3.5/4.3/7/10寸TFTLCD模块(仅限MCU屏，16位8080并口驱动)
4）独立按键 ：KEY0 - PA1、KEY1 - PA15、WK_UP - PA0
5）SD卡，通过SDMMC1(SDMMC_D0~D4(PC8~PC11)，
SDMMC_SCK(PC12)，SDMMC_CMD(PD2))连接
6）norflash(QSPI FLASH芯片，连接在QSPI上)
7）硬件JPEG解码内核(STM32H750自带)
49.3 程序设计
49.3.1 硬件JPEG解码JPG/JPEG的简要步骤
为了提高速度，我们直接操作寄存器，没有使用HAL库提供的函数。
所以HAL库的内容就讲解了，接下来，我们看看在DMA模式下，使用STM32H7的硬件JPEG解码JPG/JPEG的简要步骤：
1）初始化硬件JPEG内核。
首先，我们通过设置AHB3ENR的bit5位为1，使能硬件JPEG内核时钟，然后通过JPEG_CR寄存器的JCEN位，使能硬件JPEG。通过清零JPEG_CONFR0寄存器的START位，停止JPEG编解码进程。通过设置JPEG_CONFR1寄存器的HDR位，使能JPEG头解码。最后设置JPEG中断服务函数的中断优先级，完成初始化硬件JPEG内核过程。
2）初始化硬件JPEG解码。
在初始化硬件JPEG内核以后，我们配置JPEG内核工作在JPEG解码模式。通过设置JPEG_CONFR1寄存器的DE位，使能JPEG解码模式。然后设置JPEG_CR寄存器的OFF、IFF、HPDIE、EOCIE等位，清空输出/输入FIFO，并开启JPEG头解码完成和JPEG解码完成中断。最后，设置JPEG_CONFR0寄存器的START位，启动JPEG解码进程。
注意：此时我并未开启JPEG的输入和输出MDMA，只要我们不往输入FIFO写入数据，JPEG内核就一直处于等待数据输入状态。
3）配置硬件JPEG输入/输出MDMA。
这一步，我们将配置JPEG的输入MDMA和输出MDMA，分别负责JPEG输入FIFO和输出FIFO的数据传输。对于输入MDMA，目标地址为JPEG_DIR寄存器地址，源地址为一片内存区域，利用输入MDMA实现JPEG输入FIFO数据的自动填充。对于输出MDMA，目标地址为一片内存区域，源地址为JPEG_DOR寄存器地址，利用输出MDMA实现JPEG输出FIFO数据自动搬运到对应内存区域。对于输入MDMA和输出MDMA，我们都需要开启传输完成中断，并设置相关中断服务函数。在传输完成中断里面，实现对输入输出数据的处理。
4）编写相关中断服务函数，启动MDMA。
我们总共开启了4个中断：JPEG头解码完成中断、JPEG解码完成中断、输入MDMA传输完成中断和输出MDMA传输完成中断。前两个和后两个中断分别共用一个中断服务函数，所以我们总共只需要编写2个中断服务函数。另外，我们采用回调函数的方式，对数据进行处理，总共需要编写4个回调函数，分别对应4个中断产生时的数据处理。在配置完这些以后，启动MDMA，开始执行JPEG解码。
注意：输出MDMA的配置和启动，我们放在JPEG头解码完成中断回调函数里的，因为输出YCbCr数据的多少和单次输出行数，得根据抽样方式进行不同的设置，因此我们必须先等到解析完JPEG头以后，再来配置输出MDMA。
5）处理JPEG数据输出数据，执行YUVRGB转换，并送LCD显示。
最后，在主循环里面，根据输入MDMA和输出MDMA的数据处理情况，持续从源文件读取JPEG数据流，并利用DMA2D，将硬件JPEG解码完成的YCbCr（YUV）数据流转换成RGB格式。最后，在完成一张JPEG解码之后，将RGB数据直接一次性显示到LCD屏幕上，实现图片显示。
49.3.2 程序流程图
图49.3.2.1 硬件JPEG解码实验程序流程图
49.3.3 程序解析
1. JPEGCODEC驱动代码
这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。JPEGCODEC驱动源码包括两个文件：jpegcodec.c和jpegcodec.h。
jpegcodec.h头文件定义了两个结构体和一些宏定义，下面重点围绕jpeg_codec_typedef这个结构体介绍一下，jpegcodec.h的相关内容定义如下：
#define JPEG_DMA_INBUF_LEN 4096 /* 单个MDMA IN BUF的大小 */
#define JPEG_DMA_INBUF_NB 10 /* MDMA IN BUF的个数 */
#define JPEG_DMA_OUTBUF_NB 2 /* MDMA OUT BUF的个数 */
/* JPEG数据缓冲结构体 */
typedef struct
{
uint8_t sta; /* 状态:0,无数据;1,有数据 */
uint8_t *buf; /* JPEG数据缓冲区 */
uint16_t size; /* JPEG数据长度 */
} jpeg_databuf_type;
#define JPEG_STATE_NOHEADER 0 /* HEADER未读取,初始状态 */
#define JPEG_STATE_HEADEROK 1 /* HEADER读取成功 */
#define JPEG_STATE_FINISHED 2 /* 解码完成 */
#define JPEG_STATE_ERROR 3 /* 解码错误 */
#define JPEG_YCBCR_COLORSPACE JPEG_CONFR1_COLORSPACE_0
#define JPEG_CMYK_COLORSPACE JPEG_CONFR1_COLORSPACE
/* jpeg编解码控制结构体 */
/typedef struct
{
JPEG_ConfTypeDef Conf; /* 当前JPEG文件相关参数 */
jpeg_databuf_type inbuf[JPEG_DMA_INBUF_NB]; /* MDMA IN buf */
jpeg_databuf_type outbuf[JPEG_DMA_OUTBUF_NB]; /* MDMA OUT buf */
volatile uint8_t inbuf_read_ptr; /* MDMA IN buf当前读取位置 */
volatile uint8_t inbuf_write_ptr; /* MDMA IN buf当前写入位置 */
volatile uint8_t indma_pause; /* 输入MDMA暂停状态标识 */
volatile uint8_t outbuf_read_ptr; /* MDMA OUT buf当前读取位置 */
volatile uint8_t outbuf_write_ptr; /* MDMA OUT buf当前写入位置 */
volatile uint8_t outdma_pause; /* 输入MDMA暂停状态标识 */
volatile uint8_t state;/* 解码状态;0,未识别到Header;1,识别到了Header;2,解码完成*/
/* YUV输出的字节数,使得完成一次DMA2D YUV2RGB转换,刚好是图片宽度的整数倍
* YUV420图片,每个像素占1.5个YUV字节,每次输出16行,yuvblk_size=图片宽度*16*1.5
* YUV422图片,每个像素占2个YUV字节和RGB565一样,每次输出8行,yuvblk_size=图片宽度*8*2
* YUV444图片,每个像素占3个YUV字节,每次输出8行,yuvblk_size=图片宽度*8*3 */
uint32_t yuvblk_size;
/* 每个YUV块输出像素的高度,对于YUV420,为16,对于YUV422/YUV444为8 */
uint16_t yuvblk_height;
uint16_t yuvblk_curheight; /* 当前输出高度,0~分辨率高度 */
} jpeg_codec_typedef;
该结构体用于控制整个JPEG解码，下面分别介绍一下它的成员：
Conf用于存储当前JPEG文件的一些相关信息，其结构体类型定义如下：
/* JPEG文件信息结构体 */
typedef struct
{
u8 ColorSpace; /* 图像的颜色空间: gray-scale/YCBCR/RGB/CMYK */
/* YCBCR/CMYK颜色空间的色度抽样情况: 0：4:4:4； 1：4:2:2； 2：4:1:1； 3：4:2:0 */
u8 ChromaSubsampling;
u32 ImageHeight; /* 图像高度 */
u32 ImageWidth; /* 图像宽度 */
u8 ImageQuality; /* 图像编码质量:1~100 */
}JPEG_ConfTypeDef;
inbuf和outbuf分表代表输入MDMA FIFO和输出MDMA FIFO，使用FIFO来处理MDMA数据，可以提高读写效率。注意：这里的输入MDMA FIFO和输出MDMA FIFO同JPEG的输入FIFO和输出FIFO是不一样的，要注意区分。通过JPEG_DMA_INBUF_NB和JPEG_DMA_OUTBUF_NB宏定义，我们可以修改输入DMA FIFO和输出DMA FIFO的深度。
其它，还有输入输出MDMA FIFO的读写位置、暂停状态、解码状态、单次YUV输出字节数、单次输出图像高度和当前输出高度等信息。
下面开始介绍jpegcodec.c文件，首先是JPEG规范(ISO/IEC 10918-1标准)的样本量化表，其定义如下：
/* JPEG规范(ISO/IEC 10918-1标准)的样本量化表
* 获取JPEG图片质量时需要用到
*/
const uint8_t JPEG_LUM_QuantTable[JPEG_QUANT_TABLE_SIZE] =
{
16, 11, 10, 16, 24, 40, 51, 61, 12, 12, 14, 19, 26, 58, 60, 55,
14, 13, 16, 24, 40, 57, 69, 56, 14, 17, 22, 29, 51, 87, 80, 62,
18, 22, 37, 56, 68, 109, 103, 77, 24, 35, 55, 64, 81, 104, 113, 92,
49, 64, 78, 87, 103, 121, 120, 101, 72, 92, 95, 98, 112, 100, 103, 99
};
const uint8_t JPEG_ZIGZAG_ORDER[JPEG_QUANT_TABLE_SIZE] =
{
0, 1, 8, 16, 9, 2, 3, 10, 17, 24, 32, 25, 18, 11, 4, 5,
12, 19, 26, 33, 40, 48, 41, 34, 27, 20, 13, 6, 7, 14, 21, 28,
35, 42, 49, 56, 57, 50, 43, 36, 29, 22, 15, 23, 30, 37, 44, 51,
58, 59, 52, 45, 38, 31, 39, 46, 53, 60, 61, 54, 47, 55, 62, 63
};
这两个数组在后面的jpeg_get_quality函数，获取JPEG图片质量时需要用到。
下面介绍的是JPEG硬件解码输入MDMA配置函数，其定义如下：
/**
* @brief JPEG硬件解码输入MDMA配置
* @param meminaddr : JPEG输入MDMA存储器地址
* @param meminsize : 输入MDMA数据长度,0~262143,以字节为单位
* @retval 无
*/
void jpeg_in_dma_init(uint32_t meminaddr, uint32_t meminsize)
{
uint32_t regval = 0;
uint32_t addrmask = 0;
RCC->AHB3ENR |= 1 << 0; /* 使能MDMA时钟 */
MDMA_Channel7->CCR = 0; /* 输入MDMA清零 */
while (MDMA_Channel7->CCR & 0X01); /* 等待MDMA_Channel7关闭完成 */
MDMA_Channel7->CIFCR = 0X1F; /* 中断标志清零 */
MDMA_Channel7->CCR |= 1 << 2; /* CTCIE=1,使能通道传输完成中断 */
MDMA_Channel7->CCR |= 2 << 6; /* PL[1:0]=2,高优先级 */
MDMA_Channel7->CBNDTR = meminsize; /* 传输长度为meminsize */
MDMA_Channel7->CDAR = (uint32_t)&JPEG->DIR; /* 目标地址为:JPEG->DIR */
MDMA_Channel7->CSAR = meminaddr; /* meminaddr作为源地址 */
regval = 0 << 28; /* TRGM[1:0]=0,每个MDMA请求触发一次buffer传输 */
regval |= 1 << 25; /* PKE=1,打包使能 */
regval |= (32 - 1) << 18; /* TLEN[6:0]=31,buffer传输长度为32字节 */
regval |= 4 << 15; /* DBURST[2:0]=4,目标突发传输长度为16 */
regval |= 4 << 12; /* SBURST[2:0]=4,源突发传输长度为16 */
regval |= 0 << 8; /* SINCOS[1:0]=0,源地址变化单位为8位(字节) */
regval |= 2 << 6; /* DSIZE[1:0]=2,目标位宽为32位 */
regval |= 0 << 4; /* SSIZE[1:0]=0,源位宽为8位 */
regval |= 0 << 2; /* DINC[1:0]=0,目标地址固定 */
regval |= 2 << 0; /* SINC[1:0]=2,源地址自增 */
MDMA_Channel7->CTCR = regval; /* 设置CTCR寄存器 */
/* MDMA的硬件触发通道17触发inmdma,通道17=JPEG input FIFO threshold
* 详见< STM32H7xx参考手册_V7（英文版）.pdf >577页,table 95 */
MDMA_Channel7->CTBR = 17 << 0;
addrmask = meminaddr & 0XFF000000; /* 获取掩码 */
/* 使用AHBS总线访问DTCM/ITCM */
if (addrmask == 0X20000000 || addrmask == 0)MDMA_Channel7->CTBR |= 1 << 16;
HAL_NVIC_SetPriority(MDMA_IRQn,2,3);/* 设置中断优先级，抢占优先级2，子优先级3 */
HAL_NVIC_EnableIRQ(MDMA_IRQn); /* 开启MDMA中断 */
}
该函数用于初始化JPEG输入FIFO的MDMA通道，使用buffer传输，单次触发传输32字节，满足JPEG输入FIFO的传输要求。
下面介绍的是JPEG硬件解码输出MDMA配置函数，其定义如下：
/**
* @brief JPEG硬件解码输出MDMA配置
* @param memoutaddr : JPEG输出MDMA存储器地址
* @param memoutsize : 输出MDMA数据长度,0~262143,以字节为单位
* @retval 无
*/
void jpeg_out_dma_init(uint32_t memoutaddr, uint32_t memoutsize)
{
uint32_t regval = 0;
uint32_t addrmask = 0;
RCC->AHB3ENR |= 1 << 0; /* 使能MDMA时钟 */
MDMA_Channel6->CCR = 0; /* 输出MDMA清零 */
while (MDMA_Channel6->CCR & 0X01); /* 等待MDMA_Channel6关闭完成 */
MDMA_Channel6->CIFCR = 0X1F; /* 中断标志清零 */
MDMA_Channel6->CCR |= 3 << 6; /* PL[1:0]=2,最高优先级 */
MDMA_Channel6->CCR |= 1 << 2; /* CTCIE=1,使能通道传输完成中断 */
MDMA_Channel6->CBNDTR = memoutsize; /* 传输长度为meminsize */
MDMA_Channel6->CDAR = memoutaddr; /* 目标地址为:memoutaddr */
MDMA_Channel6->CSAR = (uint32_t)&JPEG->DOR; /* JPEG->DOR作为源地址 */
regval = 0 << 28; /* TRGM[1:0]=0,每个MDMA请求触发一次buffer传输 */
regval |= 1 << 25; /* PKE=1,打包使能 */
regval |= (32 - 1) << 18; /* TLEN[6:0]=31,buffer传输长度为32字节 */
regval |= 4 << 15; /* DBURST[2:0]=4,目标突发传输长度为16 */
regval |= 4 << 12; /* SBURST[2:0]=4,源突发传输长度为16 */
regval |= 0 << 10; /* DINCOS[1:0]=0,目标地址变化单位为8位(字节) */
regval |= 0 << 6; /* DSIZE[1:0]=0,目标位宽为8位 */
regval |= 2 << 4; /* SSIZE[1:0]=2,源位宽为32位 */
regval |= 2 << 2; /* DINC[1:0]=2,目标地址自增 */
regval |= 0 << 0; /* SINC[1:0]=0,源地址固定 */
MDMA_Channel6->CTCR = regval; /* 设置CTCR寄存器 */
/* MDMA的硬件触发通道19触发outmdma,通道19=JPEG output FIFO threshold */
MDMA_Channel6->CTBR = 19 << 0;
/* 详见< STM32H7xx参考手册_V7（英文版）.pdf >577页,table 95 */
addrmask = memoutaddr & 0XFF000000; /* 获取掩码 */
/* 使用AHBS总线访问DTCM/ITCM */
if (addrmask == 0X20000000 || addrmask == 0)MDMA_Channel6->CTBR |= 1 << 17;
HAL_NVIC_SetPriority(MDMA_IRQn,2,3);/* 设置中断优先级，抢占优先级2，子优先级3 */
HAL_NVIC_EnableIRQ(MDMA_IRQn); /* 开启MDMA中断 */
}
该函数用于初始化JPEG输出FIFO的MDMA通道，使用buffer传输，单次触发传输32字节，满足JPEG输出FIFO的传输要求。
下面介绍一些中断处理函数和回调函数，它们的定义分别如下：
void (*jpeg_in_callback)(void); /* JPEG MDMA输入回调函数 */
void (*jpeg_out_callback)(void); /* JPEG MDMA输出 回调函数 */
void (*jpeg_eoc_callback)(void); /* JPEG 解码完成 回调函数 */
void (*jpeg_hdp_callback)(void); /* JPEG Header解码完成 回调函数 */
/**
* @brief MDMA中断服务函数
* @note 处理硬件JPEG解码时输入/输出数据流
* @param 无
* @retval 无
*/
void MDMA_IRQHandler(void)
{
if (MDMA_Channel7->CISR & (1 << 1)) /* CTCIF,通道7传输完成(输入) */
if (MDMA_Channel7->CISR & (1 << 1)) /* CTCIF,通道7传输完成(输入) */
{
MDMA_Channel7->CIFCR |= 1 << 1; /* 清除通道传输完成中断 */
JPEG->CR &= ~(0X7E); /* 关闭JPEG中断,防止被打断 */
jpeg_in_callback(); /* 执行输入回调函数,继续读取数据 */
JPEG->CR |= 3 << 5; /* 使能EOC和HPD中断 */
}
if (MDMA_Channel6->CISR & (1 << 1)) /* CTCIF,通道6传输完成(输出) */
{
MDMA_Channel6->CIFCR |= 1 << 1; /* 清除通道传输完成中断 */
JPEG->CR &= ~(0X7E); /* 关闭JPEG中断,防止被打断 */
jpeg_out_callback(); /* 执行输出回调函数,将数据转换成RGB */
JPEG->CR |= 3 << 5; /* 使能EOC和HPD中断 */
}
}
/**
* @brief JPEG解码中断服务函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void JPEG_IRQHandler(void)
{
if (JPEG->SR & (1 << 6)) /* JPEG Header解码完成 */
{
jpeg_hdp_callback();
JPEG->CR &= ~(1 << 6); /* 禁止Jpeg Header解码完成中断 */
JPEG->CFR |= 1 << 6; /* 清除HPDF位(header解码完成位) */
}
if (JPEG->SR & (1 << 5)) /* JPEG解码完成 */
{
jpeg_dma_stop();
jpeg_eoc_callback();
JPEG->CFR |= 1 << 5; /* 清除EOC位(解码完成位) */
MDMA_Channel6->CCR &= ~(1 << 0); /* 关闭MDMA通道6 */
MDMA_Channel7->CCR &= ~(1 << 0); /* 关闭MDMA通道7 */
}
}
MDMA_IRQHandler中断服务函数，用于处理输入/输出FIFO MDMA的传输完成中断，当发生输入FIFO MDMA传输完成中断时，调用jpeg_in_callback回调函数，处理输入FIFO MDMA传输完成事务。当发生输出FIFO MDMA传输完成中断时，调用jpeg_out_callback回调函数，处理输出FIFO MDMA传输完成事务。
JPEG_IRQHandler中断服务函数，根据JPEG_SR的状态标志位，分别处理JPEG头解码完成中断和JPEG文件解码完成中断。当JPEG头解码完成时，调用jpeg_hdp_callback回调函数处理相关事务。当JPEG文件解码完成时，调用jpeg_eoc_callback回调函数处理相关事务，同时停止MDMA传输。
下面介绍的是初始化硬件JPEG内核函数，其定义如下：
/**
* @brief 初始化硬件JPEG内核
* @param tjpeg : JPEG编解码控制结构体
* @retval 0, 成功; 1, 失败;
*/
uint8_t jpeg_core_init(jpeg_codec_typedef *tjpeg)
{
uint8_t i;
RCC->AHB3ENR |= 1 << 5; /* 使能硬件jpeg时钟 */
for (i = 0; i < JPEG_DMA_INBUF_NB; i++)
{
tjpeg->inbuf.buf = mymalloc(SRAMDTCM, JPEG_DMA_INBUF_LEN);
if (tjpeg->inbuf.buf == NULL)
{
jpeg_core_destroy(tjpeg);
return 1;
}
}
JPEG->CR = 0; /* 先清零 */
JPEG->CR |= 1 << 0; /* 使能硬件JPEG */
JPEG->CONFR0 &= ~(1 << 0); /* 停止JPEG编解码进程 */
JPEG->CR |= 1 << 13; /* 清空输入fifo */
JPEG->CR |= 1 << 14; /* 清空输出fifo */
JPEG->CFR = 3 << 5; /* 清空标志 */
HAL_NVIC_SetPriority(JPEG_IRQn,1,3);/* 设置中断优先级，抢占优先级1，子优先级3 */
HAL_NVIC_EnableIRQ(JPEG_IRQn); /* 开启JPEG中断 */
JPEG->CONFR1 |= 1 << 8; /* 使能header处理 */
return 0;
}
jpeg_core_init函数用于初始化硬件JPEG内核。在该函数里面，对tjpeg->inbuf.buf数组申请内存（tjpeg->outbuf的内存申请，我们放到了jpeg_hdrover_callback函数里面）。tjpeg是jpeg_codec_typedef结构体类型变量，用于控制整个JPEG解码。jpeg_codec_typedef结构体我们在jpegcodec.h里面定义的，前面讲过的。
下面介绍的是关闭硬件JPEG内核，并释放内存函数，其定义如下：
/**
* @brief 关闭硬件JPEG内核,并释放内存
* @param tjpeg : JPEG编解码控制结构体
* @retval 无
*/
void jpeg_core_destroy(jpeg_codec_typedef *tjpeg)
{
uint8_t i;
jpeg_dma_stop(); /* 停止MDMA传输 */
for (i = 0; i < JPEG_DMA_INBUF_NB; i++)
{
myfree(SRAMDTCM, tjpeg->inbuf.buf); /* 释放内存 */
}
for (i = 0; i < JPEG_DMA_OUTBUF_NB; i++)
{
myfree(SRAMIN, tjpeg->outbuf.buf); /* 释放内存 */
}
}
该函数用于关闭JPEG处理（停止MDMA传输），并释放内存。
下面介绍的是初始化硬件JPEG解码器函数，其定义如下：
/**
* @brief 初始化硬件JPEG解码器
* @param tjpeg : JPEG编解码控制结构体
* @retval 无
*/
void jpeg_decode_init(jpeg_codec_typedef *tjpeg)
{
uint8_t i;
tjpeg->inbuf_read_ptr = 0;
tjpeg->inbuf_write_ptr = 0;
tjpeg->indma_pause = 0;
tjpeg->outbuf_read_ptr = 0;
tjpeg->outbuf_write_ptr = 0;
tjpeg->outdma_pause = 0;
tjpeg->state = JPEG_STATE_NOHEADER; /* 图片解码结束标志 */
for (i = 0; i < JPEG_DMA_INBUF_NB; i++)
{
tjpeg->inbuf.sta = 0;
tjpeg->inbuf.size = 0;
}
for (i = 0; i < JPEG_DMA_OUTBUF_NB; i++)
{
tjpeg->outbuf.sta = 0;
tjpeg->outbuf.size = 0;
}
MDMA_Channel6->CCR = 0; /* MDMA通道6禁止 */
MDMA_Channel7->CCR = 0; /* MDMA通道7禁止 */
MDMA_Channel6->CIFCR = 0X1F; /* 中断标志清零 */
MDMA_Channel7->CIFCR = 0X1F; /* 中断标志清零 */
JPEG->CONFR1 |= 1 << 3; /* 硬件JPEG解码模式 */
JPEG->CONFR0 &= ~(1 << 0); /* 停止JPEG编解码进程 */
JPEG->CR &= ~(0X3F << 1); /* 关闭所有中断 */
JPEG->CR |= 1 << 13; /* 清空输入fifo */
JPEG->CR |= 1 << 14; /* 清空输出fifo */
JPEG->CR |= 1 << 6; /* 使能Jpeg Header解码完成中断 */
JPEG->CR |= 1 << 5; /* 使能解码完成中断 */
JPEG->CFR = 3 << 5; /* 清空标志 */
JPEG->CONFR0 |= 1 << 0; /* 使能JPEG编解码进程 */
}
该函数用于初始化硬件JPEG解码器，同时对输入MDMA FIFO和输出MDMA FIFO的相关标记进行清理处理，以便开始JPEG解码。
下面介绍的是启动输入MDMA函数和启动输出MDMA函数，它们的定义如下：
/**
* @brief 启动 jpeg in mdma, 开始解码JPEG
* @param 无
* @retval 无
*/
void jpeg_in_dma_start(void)
{
MDMA_Channel7->CCR |= 1 << 0; /* 使能MDMA通道7的传输 */
}
/**
* @brief 启动 jpeg out mdma, 开始输出YUV数据
* @param 无
* @retval 无
*/
void jpeg_out_dma_start(void)
{
MDMA_Channel6->CCR |= 1 << 0; /* 使能MDMA通道6的传输 */
}
jpeg_in_dma_start函数启动 jpeg in mdma，开始解码JPEG。jpeg_out_dma_start函数启动 jpeg out mdma，开始输出YUV数据。
下面介绍的是停止JPEG MDMA解码过程函数，其定义如下：
/**
* @brief 停止JPEG MDMA解码过程
* @param 无
* @retval 无
*/
void jpeg_dma_stop(void)
{
JPEG->CONFR0 &= ~(1 << 0); /* 停止JPEG编解码进程 */
JPEG->CR &= ~(0X3F << 1); /* 关闭所有中断 */
JPEG->CFR = 3 << 5; /* 清空标志 */
}
该函数用于停止JPEG MDMA解码过程。
下面介绍的是恢复MDMA IN过程函数和恢复MDMA OUT过程函数，它们的定义如下：
/**
* @brief 恢复MDMA IN过程
* @param memaddr : 存储区首地址
* @param memlen : 要传输数据长度(以字节为单位)
* @retval 无
*/
void jpeg_in_dma_resume(uint32_t memaddr, uint32_t memlen)
{
if (memlen % 4)memlen += 4 - memlen % 4; /* 扩展到4的倍数 */
MDMA_Channel7->CIFCR = 0X1F; /* 中断标志清零 */
MDMA_Channel7->CBNDTR = memlen; /* 传输长度为memlen */
MDMA_Channel7->CSAR = memaddr; /* memaddr作为源地址 */
MDMA_Channel7->CCR |= 1 << 0; /* 使能MDMA通道7的传输 */
}
/**
* @brief 恢复MDMA OUT过程
* @param memaddr : 存储区首地址
* @param memlen : 要传输数据长度(以字节为单位)
* @retval 无
*/
void jpeg_out_dma_resume(uint32_t memaddr, uint32_t memlen)
{
if (memlen % 4)memlen += 4 - memlen % 4; /* 扩展到4的倍数 */
MDMA_Channel6->CIFCR = 0X1F; /* 中断标志清零 */
MDMA_Channel6->CBNDTR = memlen; /* 传输长度为memlen */
MDMA_Channel6->CDAR = memaddr; /* memaddr作为源地址 */
MDMA_Channel6->CCR |= 1 << 0; /* 使能MDMA通道6的传输 */
}
jpeg_in_dma_resume函数用于重启启动输入MDMA。jpeg_out_dma_resume函数用于重启启动输出MDMA。
下面介绍的是获取图像信息函数，其定义如下：
/**
* @brief 获取图像信息
* @param tjpeg : JPEG编解码控制结构体
* @retval 无
*/
void jpeg_get_info(jpeg_codec_typedef *tjpeg)
{
uint32_t yblockNb, cBblockNb, cRblockNb;
switch (JPEG->CONFR1 & 0X03)
{
case 0:/* grayscale,1 color component */
tjpeg->Conf.ColorSpace = JPEG_GRAYSCALE_COLORSPACE;
break;
case 2:/* YUV/RGB,3 color component */
tjpeg->Conf.ColorSpace = JPEG_YCBCR_COLORSPACE;
break;
case 3:/* CMYK,4 color component */
tjpeg->Conf.ColorSpace = JPEG_CMYK_COLORSPACE;
break;
}
tjpeg->Conf.ImageHeight = (JPEG->CONFR1 & 0XFFFF0000) >> 16;/* 获得图像高度 */
tjpeg->Conf.ImageWidth = (JPEG->CONFR3 & 0XFFFF0000) >> 16; /* 获得图像宽度 */
if ((tjpeg->Conf.ColorSpace == JPEG_YCBCR_COLORSPACE)
|| (tjpeg->Conf.ColorSpace == JPEG_CMYK_COLORSPACE))
{
yblockNb = (JPEG->CONFR4 & (0XF << 4)) >> 4;
cBblockNb = (JPEG->CONFR5 & (0XF << 4)) >> 4;
cRblockNb = (JPEG->CONFR6 & (0XF << 4)) >> 4;
if ((yblockNb == 1) && (cBblockNb == 0) && (cRblockNb == 0))
{
tjpeg->Conf.ChromaSubsampling = JPEG_422_SUBSAMPLING;/* 16x8 block */
}
else if ((yblockNb == 0) && (cBblockNb == 0) && (cRblockNb == 0))
{
tjpeg->Conf.ChromaSubsampling = JPEG_444_SUBSAMPLING;
}
else if ((yblockNb == 3) && (cBblockNb == 0) && (cRblockNb == 0))
{
tjpeg->Conf.ChromaSubsampling = JPEG_420_SUBSAMPLING;
}
else
{
tjpeg->Conf.ChromaSubsampling = JPEG_444_SUBSAMPLING;
}
}
else
{
tjpeg->Conf.ChromaSubsampling = JPEG_444_SUBSAMPLING; /* 默认用4:4:4 */
}
/* 图像质量参数在整个图片的最末尾,刚开始的时候,是无法获取的,所以直接设置为0 */
tjpeg->Conf.ImageQuality = 0;
}
JPEG_Get_Info函数，用于获取JPEG图像信息，在JPEG头解码完成后，被调用。该函数可以获取JPEG图片的宽度、高度、颜色空间和色度抽样等重要信息。
下面介绍的是得到JPEG图像质量函数，其定义如下：
/**
* @brief 得到JPEG图像质量
* @note 在解码完成后,可以调用并获得正确的结果.
* @param 无
* @retval 图像质量, 0~100
*/
uint8_t jpeg_get_quality(void)
{
uint32_t quality = 0;
uint32_t quantRow, quantVal, scale, i, j;
uint32_t *tableAddress = (uint32_t *)JPEG->QMEM0;
i = 0;
while (i < JPEG_QUANT_TABLE_SIZE)
{
quantRow = *tableAddress;
for (j = 0; j < 4; j++)
{
quantVal = (quantRow >> (8 * j)) & 0xFF;
if (quantVal == 1)quality += 100; /* 100% */
else
{
scale = (quantVal * 100)
/ ((uint32_t)JPEG_LUM_QuantTable[JPEG_ZIGZAG_ORDER[i + j]]);
if (scale <= 100)
{
quality += (200 - scale) / 2;
}
else
{
quality += 5000 / scale;
}
}
}
i += 4;
tableAddress++;
}
return (quality / ((uint32_t)64));
}
该函数用于获取当前JPEG图像的质量，返回值越大，说明图像质量越好，解码所要耗费的时间就越多。该函数我们一般用不到。
最后介绍的是将YUV数据转换成RGB数据函数，其定义如下：
/**
* @brief 将YUV数据转换成RGB数据
* @note 利用DMA2D, 将JPEG解码的YUV数据转换成RGB数据, 全硬件完成, 速度非常快
* @param tjpeg : JPEG编解码控制结构体
* @param pdst : 输出数组首地址
* @retval 0, 成功; 1, 超时,失败;
*/
uint8_t jpeg_dma2d_yuv2rgb_conversion(jpeg_codec_typedef *tjpeg,uint32_t *pdst)
{
uint32_t regval = 0;
uint32_t cm = 0; /* 采样方式n */
uint32_t timeout = 0;
if (tjpeg->Conf.ChromaSubsampling == JPEG_420_SUBSAMPLING)
{
cm = DMA2D_CSS_420; /* YUV420转RGB */
}
else if (tjpeg->Conf.ChromaSubsampling == JPEG_422_SUBSAMPLING)
{
cm = DMA2D_CSS_422; /* YUV422转RGB */
}
else if (tjpeg->Conf.ChromaSubsampling == JPEG_444_SUBSAMPLING)
{
cm = DMA2D_NO_CSS; /* YUV444转RGB */
}
RCC->AHB3ENR |= 1 << 4; /* 使能DMA2D时钟 */
RCC->AHB3RSTR |= 1 << 4; /* 复位DMA2D */
RCC->AHB3RSTR &= ~(1 << 4); /* 结束复位 */
DMA2D->CR &= ~(1 << 0); /* 先停止DMA2D */
DMA2D->CR = 1 << 16; /* MODE[2:0]=001,存储器到存储器,带PFC模式 */
DMA2D->OPFCCR = 2 << 0; /* CM[2:0]=010,输出为RGB565格式 */
DMA2D->OOR = 0; /* 设置行偏移为0 */
DMA2D->IFCR |= 1 << 1; /* 清除传输完成标志 */
regval = 11 << 0; /* CM[3:0]=1011,输入数据为YCbCr格式 */
/* CSS[1:0]=cm,Chroma Sub-Sampling:0,4:4:4;1,4:2:2;2,4:2:0 */
regval |= cm << 18;
DMA2D->FGPFCCR = regval; /* 设置FGPCCR寄存器 */
DMA2D->FGOR = 0; /* 前景层行偏移为0 */
/* 设定行数寄存器 */
DMA2D->NLR = tjpeg->yuvblk_height | (tjpeg->Conf.ImageWidth << 16);
DMA2D->OMAR = (uint32_t)pdst; /* 输出存储器地址 */
DMA2D->FGMAR = (uint32_t)tjpeg->outbuf[tjpeg->outbuf_read_ptr].buf;/*源地址*/
DMA2D->CR |= 1 << 0; /* 启动DMA2D */
while ((DMA2D->ISR & (1 << 1)) == 0) /* 等待传输完成 */
{
timeout++;
if (timeout > 0X1FFFFFF)break; /* 超时退出 */
}
/* YUV2RGB转码结束后,再复位一次DMA2D */
RCC->AHB3RSTR |= 1 << 4; /* 复位DMA2D */
RCC->AHB3RSTR &= ~(1 << 4); /* 结束复位 */
if (timeout > 0X1FFFFFF)return 1;
return 0;
}
该函数使用硬件DMA2D实现YCbCr（YUV）图像数据到RGB图像数据的格式转换，可以快速实现YUVRGB数据的转换。具体的实现原理，我们在前面已经介绍过了。
JPEGCODEC驱动代码就介绍到这里。
2. PICTURE驱动代码
PICTURE驱动代码，本实验我们添加了hjpgd.c和hjpgd.h，用于实现JPG/JPEG图片的硬件JPEG解码。
hjpgd.h头文件中只是一些函数声明，下面直接介绍hjpgd.c文件的代码，首先是JPEG输入数据流回调函数，其定义如下：
jpeg_codec_typedef hjpgd; /* JPEG硬件解码结构体 */
/**
* @brief JPEG输入数据流回调函数
* @note 用于获取JPEG文件原始数据, 每当JPEG DMA IN BUF为空的时候,调用该函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void jpeg_dma_in_callback(void)
{
hjpgd.inbuf[hjpgd.inbuf_read_ptr].sta = 0; /* 此buf已经处理完了 */
hjpgd.inbuf[hjpgd.inbuf_read_ptr].size = 0; /* 此buf已经处理完了 */
hjpgd.inbuf_read_ptr++; /* 指向下一个buf */
/* 归零 */
if (hjpgd.inbuf_read_ptr >= JPEG_DMA_INBUF_NB) hjpgd.inbuf_read_ptr = 0;
if (hjpgd.inbuf[hjpgd.inbuf_read_ptr].sta == 0) /* 无有效buf */
{
hjpgd.indma_pause = 1; /* 标记暂停 */
}
else /* 有效的buf */
{
/* 继续下一次DMA传输 */
jpeg_in_dma_resume((uint32_t)hjpgd.inbuf[hjpgd.inbuf_read_ptr].buf,
hjpgd.inbuf[hjpgd.inbuf_read_ptr].size);
}
}
该函数用于处理JPEG输入数据流，当JPEG输入MDMA传输完成时，调用该函数。对已处理的buf标记清零，然后切换到下一个buf。当buf不够时，暂停JPEG输入FIFO获取数据，并标记暂停；当buf足够时，切换到下一个buf，继续传输。
下面介绍的是JPEG输出数据流(YCBCR)回调函数，其定义如下：
/**
* @brief JPEG输出数据流(YCBCR)回调函数
* @note 用于输出YCbCr数据流(YUV)
* @param 无
* @retval 无
*/
void jpeg_dma_out_callback(void)
{
uint32_t *pdata = 0;
hjpgd.outbuf[hjpgd.outbuf_write_ptr].sta = 1; /* 此buf已满 */
hjpgd.outbuf[hjpgd.outbuf_write_ptr].size = hjpgd.yuvblk_size
- (MDMA_Channel6->CBNDTR & 0X1FFFF); /* 此buf里面数据的长度 */
/* 如果文件已经解码完成,需要读取DOR最后的数据(<=32字节) */
if (hjpgd.state == JPEG_STATE_FINISHED)
{
pdata = (uint32_t *)(hjpgd.outbuf[hjpgd.outbuf_write_ptr].buf
+ hjpgd.outbuf[hjpgd.outbuf_write_ptr].size);
while (JPEG->SR & (1 << 4))
{
*pdata = JPEG->DOR;
pdata++;
hjpgd.outbuf[hjpgd.outbuf_write_ptr].size += 4;
}
}
hjpgd.outbuf_write_ptr++; /* 指向下一个buf */
/* 归零 */
if (hjpgd.outbuf_write_ptr >= JPEG_DMA_OUTBUF_NB)hjpgd.outbuf_write_ptr = 0;
if (hjpgd.outbuf[hjpgd.outbuf_write_ptr].sta == 1) /* 无有效buf */
{
hjpgd.outdma_pause = 1; /* 标记暂停 */
}
else /* 有效的buf */
{
/* 继续下一次DMA传输 */
jpeg_out_dma_resume((uint32_t)hjpgd.outbuf[hjpgd.outbuf_write_ptr].buf,
hjpgd.yuvblk_size);
}
}
该函数用于处理JPEG输出数据流，当JPEG输出MDMA传输完成时，调用该函数。对已满的buf标记满，并标记容量，然后切换到下一个buf。当buf不够时，暂停获取JPEG输出FIFO的数据，并标记暂停；当buf足够时，切换到下一个buf，继续传输。当解码状态结束时，需要手动读取JPEG_DOR寄存器的数据。
下面介绍的是JPEG整个文件解码完成回调函数，其定义如下：
/**
* @brief JPEG整个文件解码完成回调函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void jpeg_endofcovert_callback(void)
{
hjpgd.state = JPEG_STATE_FINISHED; /* 标记JPEG解码完成 */
}
该函数在JPG/JPEG文件解码结束时调用。该函数处理非常简单，直接将当前解码状态标记为：JPEG解码完成（JPEG_STATE_FINISHED）即可。
下面介绍的是JPEG header解析成功回调函数，其定义如下：
/**
* @brief JPEG header解析成功回调函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void jpeg_hdrover_callback(void)
{
uint8_t i = 0;
hjpgd.state = JPEG_STATE_HEADEROK;/* HEADER获取成功 */
jpeg_get_info(&hjpgd); /* 获取JPEG相关信息,包括大小,色彩空间,抽样等 */
picinfo.ImgWidth = hjpgd.Conf.ImageWidth;
picinfo.ImgHeight = hjpgd.Conf.ImageHeight;
/* 需要获取JPEG基本信息以后,才能根据jpeg输出大小和采样方式,来计算输出缓冲大小,
并启动输出MDMA */
switch (hjpgd.Conf.ChromaSubsampling)
{
case JPEG_420_SUBSAMPLING:
/* YUV420,每个YUV像素占1.5个字节.每次输出16行.16*1.5=24 */
hjpgd.yuvblk_size = 24 * hjpgd.Conf.ImageWidth;
hjpgd.yuvblk_height = 16; /* 每次输出16行 */
break;
case JPEG_422_SUBSAMPLING:
/* YUV422,每个YUV像素占2个字节.每次输出8行.8*2=16 */
hjpgd.yuvblk_size = 16 * hjpgd.Conf.ImageWidth;
hjpgd.yuvblk_height = 8; /* 每次输出8行 */
break;
case JPEG_444_SUBSAMPLING:
/* YUV444,每个YUV像素占3个字节.每次输出8行.8*3=24 */
hjpgd.yuvblk_size = 24 * hjpgd.Conf.ImageWidth;
hjpgd.yuvblk_height = 8; /* 每次输出8行 */
break;
}
hjpgd.yuvblk_curheight = 0; /* 当前行计数器清零 */
for (i = 0; i < JPEG_DMA_OUTBUF_NB; i++)
{
/* 有可能会多需要32字节内存 */
hjpgd.outbuf.buf = mymalloc(SRAMIN, hjpgd.yuvblk_size + 32);
if (hjpgd.outbuf.buf == NULL)
{
hjpgd.state = JPEG_STATE_ERROR; /* HEADER获取失败 */
}
}
if (hjpgd.outbuf[JPEG_DMA_OUTBUF_NB - 1].buf != NULL) /* 所有buf都申请OK */
{
/* 配置输出DMA */
jpeg_out_dma_init((uint32_t)hjpgd.outbuf[0].buf, hjpgd.yuvblk_size);
jpeg_out_dma_start(); /* 启动DMA OUT传输,开始接收JPEG解码数据流 */
}
piclib_ai_draw_init();
}
该函数在JPEG头解码成功后调用。该函数先标记状态为JPEG头解码成功（JPEG_STATE_HEADEROK），然后调用JPEG_Get_Info函数获取JPEG相关信息。在得到JPEG文件的抽样方式、图库宽度等信息后，计算：yuvblk_size和yuvblk_height这两个关键参数，然后对申请outbuf内存并初始化输出FIFO MDMA，最后启动输出FIFO MDMA，开始接收硬件JPEG解码后的数据。
这里需要注意：因为JPEG 输出FIFO的MDMA是在JPEG头解码成功回调函数里面才申请内存并初始化的，因此输入FIFO的MDMA必须先输入一部分数据给JPEG解码内核，才可以执行输出FIFO MDMA初始化。但是如果整张图片的大小，都不够一次输入FIFO MDMA的传输的话，那么可能会出现解码无法完成的情况，出现这种情况很好解决，就是把输入FIFO MDMA的大小改小一点，即JPEG_DMA_INBUF_LEN的大小改小一点。
下面介绍的是JPEG硬件解码图片函数，其定义如下：
/**
* @brief JPEG硬件解码图片
* @note 注意, 请保证:
* 1, 待解吗图片的分辨率,必须小于等于屏幕的分辨率!
* 2, 请保证图片的宽度是16的倍数,否则解码出错!
*
* @param filename : 包含路径的文件名(.jpeg/jpg)
* @retval 操作结果
* @arg 0 , 成功
* @arg 其他, 错误码
*/
uint8_t hjpgd_decode(uint8_t *filename)
{
FIL *ftemp;
uint16_t *rgb565buf = 0;
volatile uint32_t timecnt = 0;
uint32_t br = 0;
uint8_t fileover = 0;
uint8_t i = 0;
uint8_t res;
res = jpeg_core_init(&hjpgd); /* 初始化JPEG内核 */
if (res)return 1;
ftemp = (FIL *)mymalloc(SRAMITCM, sizeof(FIL)); /* 申请内存 */
if (f_open(ftemp, (char *)filename, FA_READ) != FR_OK) /* 打开图片失败 */
{
jpeg_core_destroy(&hjpgd);
myfree(SRAMITCM, ftemp); /* 释放内存 */
return 2;
}
jpeg_decode_init(&hjpgd); /* 初始化硬件JPEG解码器 */
for (i = 0; i < JPEG_DMA_INBUF_NB; i++)
{
/* 填满所有输入数据缓冲区 */
res = f_read(ftemp, hjpgd.inbuf.buf, JPEG_DMA_INBUF_LEN, &br);
if (res == FR_OK && br)
{
hjpgd.inbuf.size = br; /* 读取 */
hjpgd.inbuf.sta = 1; /* 标记buf满 */
}
if (br == 0)break;
}
/* 配置输入DMA */
jpeg_in_dma_init((uint32_t)hjpgd.inbuf[0].buf, hjpgd.inbuf[0].size);
jpeg_in_callback = jpeg_dma_in_callback; /* JPEG DMA读取数据回调函数 */
jpeg_out_callback = jpeg_dma_out_callback; /* JPEG DMA输出数据回调函数 */
jpeg_eoc_callback = jpeg_endofcovert_callback; /* JPEG 解码结束回调函数 */
jpeg_hdp_callback = jpeg_hdrover_callback; /* JPEG Header解码完成回调函数 */
jpeg_in_dma_start(); /* 启动DMA IN传输,开始解码JPEG图片 */
while (1)
{
/* rgb565buf空,且JPEG HEAD解码完成 */
if (rgb565buf == 0 && hjpgd.state == JPEG_STATE_HEADEROK)
{
rgb565buf = mymalloc(SRAMIN, hjpgd.Conf.ImageWidth
* hjpgd.yuvblk_height * 2 + 32); /* 申请单次输出缓冲内存 */
}
/* 有buf为空 */
if (hjpgd.inbuf[hjpgd.inbuf_write_ptr].sta == 0 && fileover == 0)
{
res = f_read(ftemp, hjpgd.inbuf[hjpgd.inbuf_write_ptr].buf,
JPEG_DMA_INBUF_LEN, &br); /* 填满一个缓冲区 */
if (res == FR_OK && br)
{
hjpgd.inbuf[hjpgd.inbuf_write_ptr].size = br; /* 读取 */
hjpgd.inbuf[hjpgd.inbuf_write_ptr].sta = 1; /* buf满 */
}
else if (br == 0)
{
timecnt = 0; /* 清零计时器 */
fileover = 1; /* 文件结束了 */
}
if (hjpgd.indma_pause == 1 && hjpgd.inbuf[hjpgd.inbuf_read_ptr].sta
== 1) /* 之前是暂停的了,继续传输 */
{
jpeg_in_dma_resume((uint32_t)hjpgd.inbuf[hjpgd.inbuf_read_ptr].buf,
hjpgd.inbuf[hjpgd.inbuf_read_ptr].size); /* 继续下一次DMA传输 */
hjpgd.indma_pause = 0;
}
hjpgd.inbuf_write_ptr++;
if (hjpgd.inbuf_write_ptr >= JPEG_DMA_INBUF_NB)
hjpgd.inbuf_write_ptr = 0;
}
if (hjpgd.outbuf[hjpgd.outbuf_read_ptr].sta == 1) /* buf里面有数据要处理 */
{
SCB_CleanInvalidateDCache(); /* 清空D catch */
/* 利用DMA2D,将YUV图像转成RGB565图像 */
jpeg_dma2d_yuv2rgb_conversion(&hjpgd, (uint32_t *)rgb565buf);
/* 输出到LCD屏幕上面 */
pic_phy.fillcolor(picinfo.S_XOFF, picinfo.S_YOFF
+ hjpgd.yuvblk_curheight, hjpgd.Conf.ImageWidth,
hjpgd.yuvblk_height, rgb565buf);
hjpgd.yuvblk_curheight += hjpgd.yuvblk_height; /* 列偏移 */
//SCB_CleanInvalidateDCache(); /* 清空D catch */
hjpgd.outbuf[hjpgd.outbuf_read_ptr].sta = 0; /* 标记buf为空 */
hjpgd.outbuf[hjpgd.outbuf_read_ptr].size = 0; /* 数据量清空 */
hjpgd.outbuf_read_ptr++;
if (hjpgd.outbuf_read_ptr >= JPEG_DMA_OUTBUF_NB)
hjpgd.outbuf_read_ptr = 0; /* 限制范围 */
/* 当前高度等于或者超过图片分辨率的高度,则说明解码完成了,直接退出 */
if (hjpgd.yuvblk_curheight >= hjpgd.Conf.ImageHeight)break;
}
/* out暂停,且当前writebuf已经为空了,则恢复out输出 */
else if (hjpgd.outdma_pause == 1
&& hjpgd.outbuf[hjpgd.outbuf_write_ptr].sta == 0)
{
jpeg_out_dma_resume((uint32_t)hjpgd.outbuf[hjpgd.outbuf_write_ptr]
.buf, hjpgd.yuvblk_size); /* 继续下一次DMA传输 */
hjpgd.outdma_pause = 0;
}
timecnt++;
if (hjpgd.state == JPEG_STATE_ERROR) /* 解码出错,直接退出 */
{
res = 2;
break;
}
if (fileover) /* 文件结束后,及时退出,防止死循环 */
{
/* 当前处于暂停状态，且没有解析到JPEG头 */
if (hjpgd.state == JPEG_STATE_NOHEADER && hjpgd.indma_pause == 1)
{
break; /* 解码JPEG头失败了 */
}
if (timecnt > 0X3FFFF)break; /* 超时退出 */
}
}
f_close(ftemp); /* 关闭文件 */
myfree(SRAMITCM, ftemp); /* 释放申请的内存 */
myfree(SRAMIN, rgb565buf); /* 释放内存 */
jpeg_core_destroy(&hjpgd); /* 结束JPEG解码,释放内存 */
return res;
}
该函数用于解码一张JPG/JPEG图片。该函数采用的思路就是按照我们在49.3.1节介绍的步骤来解码JPG/JPEG图片。请大家参考前面的介绍和源码进行理解。
另外，我们需要将hjpgd_decode函数加入到图片解码库里面，修改piclib_ai_load_picfile函数代码，具体如下：
/**
* @brief 智能画图
* @note 图片仅在x,y和width, height限定的区域内显示.
*
* @param filename : 包含路径的文件名(.bmp/.jpg/.jpeg/.gif等)
* @param x, y : 起始坐标
* @param width, height : 显示区域
* @param fast : 使能快速解码
* @arg 0, 不使能
* @arg 1, 使能
* @note 图片尺寸小于等于液晶分辨率,才支持快速解码
* @retval 无
*/
uint8_t piclib_ai_load_picfile(const uint8_t *filename, uint16_t x, uint16_t y,
uint16_t width, uint16_t height, uint8_t fast)
{
uint8_t res;/* 返回值 */
uint8_t temp;
if ((x + width) > picinfo.lcdwidth)return PIC_WINDOW_ERR; /* x坐标超范围了 */
if ((y + height) > picinfo.lcdheight)return PIC_WINDOW_ERR;/* y坐标超范围了 */
/* 得到显示方框大小 */
if (width == 0 || height == 0)return PIC_WINDOW_ERR; /* 窗口设定错误 */
picinfo.S_Height = height;
picinfo.S_Width = width;
/* 显示区域无效 */
if (picinfo.S_Height == 0 || picinfo.S_Width == 0)
{
picinfo.S_Height = lcddev.height;
picinfo.S_Width = lcddev.width;
return FALSE;
}
if (pic_phy.fillcolor == NULL)fast = 0; /* 颜色填充函数未实现,不能快速显示 */
/* 显示的开始坐标点 */
picinfo.S_YOFF = y;
picinfo.S_XOFF = x;
/* 文件名传递 */
temp = exfuns_file_type((uint8_t *)filename); /* 得到文件的类型 */
switch (temp)
{
case T_BMP:
res = stdbmp_decode(filename); /* 解码bmp */
break;
case T_JPG:
case T_JPEG:
if (fast) /* 可能需要硬件解码 */
{
res = jpg_get_size(filename, &picinfo.ImgWidth,
&picinfo.ImgHeight);
if (res == 0)
{
/* 满足分辨率小于等于屏幕分辨率、满足图片宽度为16的整数倍，则可以硬件解码 */
if (picinfo.ImgWidth <= lcddev.width && picinfo.ImgHeight
<= lcddev.height && picinfo.ImgWidth <= picinfo.S_Width
&& picinfo.ImgHeight <= picinfo.S_Height &&
(picinfo.ImgWidth % 16) == 0)
{
/* 采用硬解码JPG/JPEG */
res = hjpgd_decode((uint8_t *)filename);
}
else
{
res = jpg_decode(filename, fast); /* 采用软件解码JPG/JPEG */
}
}
}
else
{
res = jpg_decode(filename, fast); /* 统一采用软件解码JPG/JPEG */
}
break;
case T_GIF:
res = gif_decode(filename, x, y, width, height); /* 解码gif */
break;
default:
res = PIC_FORMAT_ERR; /* 非图片格式!!! */
break;
}
return res;
}
启用快速解码时，当JPG/JPEG图片尺寸满足小于等于屏幕分辨率，且图片宽度是16的倍数，则我们会通过调用hjpgd_decode函数实现硬件JPEG解码，从而大大提高速度。
PICTURE驱动代码就介绍到这里。
3. main.c代码
pic_get_tnum函数，我们在上一个实验已将介绍过了，用来得到path路径下，所有有效文件（图片文件）的个数。接下来介绍的是main函数，其定义如下：
int main(void)
{
uint8_t res;
DIR picdir; /* 图片目录 */
FILINFO *picfileinfo; /* 文件信息 */
uint8_t *pname; /* 带路径的文件名 */
uint16_t totpicnum; /* 图片文件总数 */
uint16_t curindex; /* 图片当前索引 */
uint8_t key; /* 键值 */
uint8_t pause = 0; /* 暂停标记 */
uint8_t t;
uint16_t temp;
uint32_t *picoffsettbl; /* 图片文件offset索引表 */
sys_cache_enable(); /* 打开L1-Cache */
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
sys_stm32_clock_init(240, 2, 2, 4); /* 设置时钟, 480Mhz */
delay_init(480); /* 延时初始化 */
usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */
usmart_dev.init(240); /* 初始化USMART */
mpu_memory_protection(); /* 保护相关存储区域 */
led_init(); /* 初始化LED */
lcd_init(); /* 初始化LCD */
key_init(); /* 初始化按键 */
my_mem_init(SRAMIN); /* 初始化内部内存池(AXI) */
my_mem_init(SRAM12); /* 初始化SRAM12内存池(SRAM1+SRAM2) */
my_mem_init(SRAM4); /* 初始化SRAM4内存池(SRAM4) */
my_mem_init(SRAMDTCM); /* 初始化DTCM内存池(DTCM) */
my_mem_init(SRAMITCM); /* 初始化ITCM内存池(ITCM) */
exfuns_init(); /* 为fatfs相关变量申请内存 */
f_mount(fs[0], "0:", 1); /* 挂载SD卡 */
f_mount(fs[1], "1:", 1); /* 挂载FLASH */
while (fonts_init()) /* 检查字库 */
{
lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "Font Error!", RED);
delay_ms(200);
lcd_fill(30, 50, 240, 66, WHITE); /* 清除显示 */
delay_ms(200);
}
text_show_string(30, 50, 200, 16, "正点原子STM32开发板", 16, 0, RED);
text_show_string(30, 70, 200, 16, "硬件JPEG解码 实验", 16, 0, RED);
text_show_string(30, 90, 200, 16, "KEY0:NEXT KEY1:PREV", 16, 0, RED);
text_show_string(30, 110, 200, 16, "KEY_UP:PAUSE", 16, 0, RED);
text_show_string(30, 130, 200, 16, " ATOM@ALIENTEK", 16, 0, RED);
while (f_opendir(&picdir, "0:/PICTURE")) /* 打开图片文件夹 */
{
text_show_string(30, 170, 240, 16, "PICTURE文件夹错误!", 16, 0, RED);
delay_ms(200);
lcd_fill(30, 170, 240, 186, WHITE); /* 清除显示 */
delay_ms(200);
}
totpicnum = pic_get_tnum((uint8_t*)"0:/PICTURE"); /* 得到总有效文件数 */
while (totpicnum == NULL) /* 图片文件为0 */
{
text_show_string(30, 170, 240, 16, "没有图片文件!", 16, 0, RED);
delay_ms(200);
lcd_fill(30, 170, 240, 186, WHITE); /* 清除显示 */
delay_ms(200);
}
picfileinfo = (FILINFO *)mymalloc(SRAMIN, sizeof(FILINFO)); /* 申请内存 */
pname = mymalloc(SRAMIN, FF_MAX_LFN * 2 + 1); /* 为带路径的文件名分配内存 */
/* 申请4*totpicnum个字节的内存,用于存放图片索引 */
picoffsettbl = mymalloc(SRAMIN, 4 * totpicnum);
while (!picfileinfo || !pname || !picoffsettbl) /* 内存分配出错 */
{
text_show_string(30, 170, 240, 16, "内存分配失败!", 16, 0, RED);
delay_ms(200);
lcd_fill(30, 170, 240, 186, WHITE); /* 清除显示 */
delay_ms(200);
}
/* 记录索引 */
res = f_opendir(&picdir, "0:/PICTURE"); /* 打开目录 */
if (res == FR_OK)
{
curindex = 0; /* 当前索引为0 */
while (1) /* 全部查询一遍 */
{
temp = picdir.dptr; /* 记录当前dptr偏移 */
res = f_readdir(&picdir, picfileinfo); /* 读取目录下的一个文件 */
/* 错误了/到末尾了,退出 */
if (res != FR_OK || picfileinfo->fname[0] == 0)break;
res = exfuns_file_type((uint8_t *)picfileinfo->fname);
if ((res & 0XF0) == 0X50) /* 取高四位,看看是不是图片文件 */
{
picoffsettbl[curindex] = temp; /* 记录索引 */
curindex++;
}
}
}
text_show_string(30, 170, 240, 16, "开始显示...", 16, 0, RED);
delay_ms(1500);
piclib_init(); /* 初始化画图 */
curindex = 0; /* 从0开始显示 */
res = f_opendir(&picdir, (const TCHAR *)"0:/PICTURE"); /* 打开目录 */
while (res == FR_OK) /* 打开成功 */
{
dir_sdi(&picdir, picoffsettbl[curindex]); /* 改变当前目录索引 */
res = f_readdir(&picdir, picfileinfo); * 读取目录下的一个文件 */
/* 错误了/到末尾了,退出 */
if (res != FR_OK || picfileinfo->fname[0] == 0)break;
strcpy((char *)pname, "0:/PICTURE/"); /* 复制路径(目录) */
/* 将文件名接在后面 */
strcat((char *)pname, (const char *)picfileinfo->fname);
lcd_clear(BLACK);
/* 显示图片 */
piclib_ai_load_picfile(pname, 0, 0, lcddev.width, lcddev.height, 1);
/* 显示图片名字 */
text_show_string(2, 2, lcddev.width, 16, (char*)pname, 16, 1, RED);
t = 0;
while (1)
{
key = key_scan(0); /* 扫描按键 */
if (t > 250)key = 1; /* 模拟一次按下KEY0 */
if ((t % 20) == 0)
{
LED0_TOGGLE(); /* LED0闪烁,提示程序正在运行. */
}
if (key == KEY1_PRES) /* 上一张 */
{
if (curindex)
{
curindex--;
}
else
{
curindex = totpicnum - 1;
}
break;
}
else if (key == KEY0_PRES) /* 下一张 */
{
curindex++;
if (curindex >= totpicnum)curindex = 0;/* 到末尾的时候,自动从头开始 */
break;
}
else if (key == WKUP_PRES)
{
pause = !pause;
LED1(!pause); /* 暂停的时候LED1亮. */
}
if (pause == 0)t++;
delay_ms(10);
}
res = 0;
}
myfree(SRAMIN, picfileinfo); /* 释放内存 */
myfree(SRAMIN, pname); /* 释放内存 */
myfree(SRAMIN, picoffsettbl); /* 释放内存 */
}
main函数里面我们通过读/写偏移量（图片文件在PICTURE文件夹下的读/写偏移位置，可以看做是一个索引），来查找上一个/下一个图片文件（使用dir_sdi函数）。通过piclib_ai_load_picfile函数，实现对JPG/JPEG图片的解码。这里将fast参数设置为1，当图片文件的分辨率小于等于液晶分辨率的时候，将使用硬件JPEG进行解码。
至此本例程代码编写完成。最后，本实验可以通过USMART来调用相关函数，以对比性能。将mf_scan_files、piclib_ai_load_picfile和hjpgd_decode等函数添加到USMART管理，即可以通过串口调用这几个函数，测试对比软件JPEG解码和硬件JPEG解码的速度差别。
49.4 下载验证
将程序下载到开发板后，可以看到LED0不停的闪烁，提示程序已经在运行了。LCD显示了一些实验信息之后就开始显示图片（假设SD卡及文件都准备好了，即：在SD卡根目录新建：PICTURE 文件夹，并存放一些图片文件(.bmp/.jpg/.gif)在该文件夹内），如图49.4.1所示：
图49.4.1 硬件JPEG解码实验显示效果
按KEY0和KEY1可以快速切换到下一张或上一张，KEY_UP按键可以暂停自动播放，同时LED1亮，指示处于暂停状态，再按一次KEY_UP则继续播放。对比上一章实验，我们可以发现，对于小尺寸的JPG/JPEG图片（小于液晶分辨率），本例程解码速度明显提升。
我们通过USMART调用piclib_ai_load_picfile函数，对比测试同一张图片，使用硬件JPEG解码和不使用硬件JPEG解码，速度差别明显，如图49.4.2所示：
图49.4.2 硬件JPEG与软件JPEG解码速度对比
上图，是我们使用4.3寸800*480分辨率的MCU屏做的测试，可以看出，对于同一张图片（图片分辨率：800*480），硬件JPEG解码，只需要41.3ms，软件JPEG解码，则需要453.6ms！硬件JPEG解码速度是软件JPEG解码的11倍左右！！可见，硬件JPEG解码大大提高了对JPG/JPEG图片的解码能力。 |
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发表于 2022-9-24 10:03:21
