摘要 主要介绍在基于xscale处理器(PXA255)的嵌入式开发平台上搭建视频通信原型系统的具体方法。整个系统共分为采集，显示．编码、解码、发送、接收6个功能模块，着重介绍视频编解码部分在嵌入式系统上的优化方法。实验结果表明，在基于xscale(PXA255)处理器的嵌入式系统平台上，该视频通信原型系统可以基本满足实时视频通信的要求，并具有良好的可扩展性。
关键词 Xscale H．263 视频编码优化PXA255

引 言
随着后PC时代的到来及Internet网络的飞速发展，人们已经不满足于被局限在PC平台上的视频通信，可以随时随地通过无线网络进行视频通信的移动设备有着很大的社会需求。众所周知，视频是一种流特性业务，数据量很大；另外实时视频通信要求对视频图像进行高效率、高比例的压缩，计算复杂度非常高。如果直接采用现有的Pc上的算法，嵌入式设备有限的电池能源和运算能力难以满足进行实时视频通信的需求，因此需要依据嵌入式设备的特点对算法进行改进和优化，从而降低运算的复杂度。基于xscale处理器的视频通信原型系统，初步满足了移动视频通信的要求，本文将具体介绍该系统的实现、优化方法和实验结果。

1 系统配置
硬件方面，本系统采用Intel公司的sitsang Board(基于XScale PXA255处理器)作为硬件平台，使用以OV51l为接口芯片的USB Camera作为图像采集设备，Symbol公司的Spectrum24 WiFi CF Card作为无线网络传输设备。系统的砸件结构框图如图l所示。

软件方面，操作系统采用Linux-2.4.19-rmk7版本的嵌入式Linux内核，图形界面环境采用MiniGUI1.3.3.网络传输协议采用802.11b。

2 系统软件设计
2.1 功能模块设计
本系统终端需要具备以下功能：根据用户需求，①只显示本地图像；②只显示远程图像；③同时显示本地图像和远程图像。为实现功能选择的任意性，对系统软件进行了模块化设计，软件模块框图如图2所示。

①图像采集模块。调用Vide04Linux模块的API函数进行编写，为系统采集YUV格式的本地实时图像数据。
②图像显示模块。基于MiniGUI 1.3.3图形库编写．并采用MiniGUI中的YUVOverlav技术直接对YUV图像数据进行显示。
③图像编码模块。采用H.263编码标准，对本地图像数据进行压缩编码。
④图像解码模块。采用H.263解码标准，对远程图像数据进行解码。该模块与图像解码模块共同构成本系统的核心。
⑤无线网络通信模块。采用802．11b协议，引入了RTP协议的打包机制，实现了基于UDP传输机制的发送模块和接收模块。

2.2软件设计流程
系统中本地显示、远程显示、发送和接收需要并发执行，故系统采用多线程编程技术。本系统共创建采集、显示、编码、解码、发送和接收6个线程，如图3所示。其中，合理有效的线程间的通信与互斥机制是保证程序能够顺利高效执行的关键。

3 系统性能优化
嵌入式设备计算能力受限问题以及功耗问题的存在，使得在嵌入式设备上实现实时视频通信更具挑战性。这就需要依据嵌入式设备的特点，充分利用计算资源，设计更合理的软件架构，并采用计算复杂度更小的算法对系统进行优化。下面具体介绍本系统中的优化策略。

3.1 软件框架级优化
在多线程机制中，各个线程之间通过“时间片”机制分时复用CPU资源。如果不进行优化，则无法保证得到时间片的线程处于有效执行状态，而需要CPU资源的线程能很快得到时间片。

本系统中6个线程之间存在明显的依赖性。若编码线程不完成，则发送线程不会有数据源,若线程切换时间片为200 ms,则在发送线程的200 ms中，CPU一直处于空转状态。因此对整个系统而言，如果不加任何优化处理．CPU只有30％左右的时间处于有效执行状态。本系统的优化策略采用系统调用usleep()函数使处于无效状态的线程尽快释放CPU资源，实现方法如下：
while(1){
if(该线程标志位被触发){
……

usleeD(1000)
}

通过在代码的适当位置插入usleep()函数调用，CPU的利用率从30％左右提高到了96％以上，从而大大提高了计算资源的有效利用率，提高了整个系统的性能。

3.2算法级优化
本系统的核心部分由编码模块和解码模块构成。其中编码模块的复杂度要远大于解码模块的复杂度，成为整个系统的瓶颈。本文主要介绍编码模块的优化策略。

本系统采用tmn-1.7作为编码模块的蓝本。tmn-1.7遵循标准的H.263编解码标准，所以并没有考虑嵌入式设备的运算特性。其中对本系统影响