第二十六章 视频播放实验
本章将介绍Kendryte K210如何使用软件JPEG解码器来实现视频播放的功能。通过学习本章内容，读者将学习到Kendryte K210利用软件JPEG解码器实现视频播放的方法。
本章分为如下几个小节：
26.1 AVI&libjpeg简介
26.2 硬件设计
26.3 程序设计
26.4 运行验证
26.1 AVI&libjpeg简介
本章，我们将使用libjepg（由IJG提供），来实现MJPEG编码的AVI格式视频播放，我们先来简单介绍一下AVI和libjpeg。
26.1.1 AVI简介
AVI是音频视频交错(Audio Video Interleaved)的英文缩写，它是微软开发的一种符合RIFF文件规范的数字音频与视频文件格式，原先用于Microsoft Video for Windows (简称VFW)环境，现在已被多数操作系统直接支持。
AVI格式允许视频和音频交错在一起同步播放，支持256色和RLE压缩，但AVI文件并未限定压缩标准，AVI仅仅是一个容器，用不同压缩算法生成的AVI文件，必须使用相应的解压缩算法才能播放出来。比如本章，我们使用的AVI，其音频数据采用16位线性PCM格式（未压缩），而视频数据，则采用MJPG编码方式。
在介绍AVI文件前，我们要先来看看RIFF文件结构。AVI文件采用的是RIFF文件结构方式，RIFF（Resource Interchange File Format，资源互换文件格式）是微软定义的一种用于管理WINDOWS环境中多媒体数据的文件格式，波形音频WAVE，MIDI和数字视频AVI都采用这种格式存储。构造RIFF文件的基本单元叫做数据块（Chunk），每个数据块包含3个部分：
1、4字节的数据块标记（或者叫做数据块的ID）
2、数据块的大小
3、数据
整个RIFF文件可以看成一个数据块，其数据块ID为RIFF，称为RIFF块。一个RIFF文件中只允许存在一个RIFF块。RIFF块中包含一系列的子块，其中有一种子块的ID为"LIST"，称为LIST块，LIST块中可以再包含一系列的子块，但除了LIST块外的其他所有的子块都不能再包含子块。
RIFF和LIST块分别比普通的数据块多一个被称为形式类型（Form Type）和列表类型（List Type）的数据域，其组成如下：
1、4字节的数据块标记（Chunk ID）
2、数据块的大小
3、4字节的形式类型或者列表类型（ID）
4、数据
下面我们看看AVI文件的结构。AVI文件是目前使用的最复杂的RIFF文件，它能同时存储同步表现的音频视频数据。AVI的RIFF块的形式类型（Form Type）是AVI，它一般包含3个子块，如下所述：
1、信息块，一个ID为"hdrl"的LIST块，定义AVI文件的数据格式。
2、数据块，一个ID为 "movi"的LIST块，包含AVI的音视频序列数据。
3、索引块，ID为"idxl"的子块，定义"movi"LIST块的索引数据，是可选块（不一定有）。
接下来，我们详细介绍下AVI文件的各子块构造，AVI文件的结构如图26.1.1所示：
图26.1.1 AVI文件结构图
从上图可以看出（注意‘AVI ’，是带了一个空格的），AVI文件，由：信息块（HeaderList）、数据块（MovieList）和索引块（Index Chunk）等三部分组成，下面，我们分别介绍这几个部分。
1、信息块（HeaderList）
信息块，即ID为“hdrl”的LIST块，它包含文件的通用信息，定义数据格式，所用的压缩算法等参数等。hdrl块还包括了一系列的字块，首先是：avih块，用于记录AVI的全局信息，比如数据流的数量，视频图像的宽度和高度等信息，avih块（结构体都有把BlockID和BlockSize包含进来，下同）的定义如下：
/* avih 子块信息 */
typedef struct
{
uint32_t BlockID; /* 块标志:avih==0X61766968 */
uint32_t BlockSize;/*块大小(不包含最初8字节,也就是BlockID和BlockSize不计算在内*/
uint32_t SecPerFrame; /* 视频帧间隔时间(单位为us) */
uint32_t MaxByteSec; /* 最大数据传输率,字节/秒 */
uint32_t PaddingGranularity; /* 数据填充的粒度 */
uint32_t Flags; /* AVI文件的全局标记，比如是否含有索引块等 */
uint32_t TotalFrame; /* 文件总帧数 */
uint32_t InitFrames; /* 为交互格式指定初始帧数（非交互格式应该指定为0）*/
uint32_t Streams; /* 包含的数据流种类个数,通常为2 */
uint32_t RefBufSize;/* 建议读取本文件的缓存大小（应能容纳最大的块）默认可能是1M字节*/
uint32_t Width; /* 图像宽 */
uint32_t Height; /* 图像高 */
uint32_t Reserved[4]; /* 保留 */
} AVIH_HEADER;
这里有很多我们要用到的信息，比如SecPerFrame，通过该参数，我们可以知道每秒钟的帧率，也就知道了每秒钟需要解码多少帧图片，才能正常播放。TotalFrame告诉我们整个视频有多少帧，结合SecPerFrame参数，就可以很方便计算整个视频的时间了。Streams告诉我们数据流的种类数，一般是2，即包含视频数据流和音频数据流。
在avih块之后，是一个或者多个strl子列表，文件中有多少种数据流（即前面的Streams），就有多少个strl子列表。每个strl子列表，至少包括一个strh（Stream Header）块和一个strf（Stream Format）块，还有一个可选的strn（Stream Name）块（未列出）。注意：strl子列表出现的顺序与媒体流的编号（比如：00dc，前面的00，即媒体流编号00）是对应的，比如第一个strl子列表说明的是第一个流（Stream 0），假设是视频流，则表征视频数据块的四字符码为“00dc”，第二个strl子列表说明的是第二个流（Stream 1），假设是音频流，则表征音频数据块的四字符码为“01dw”，以此类推。
先看strh子块，该块用于说明这个流的头信息，定义如下：
/* strh 流头子块信息(strh∈strl) */
typedef struct
{
uint32_t BlockID; /* 块标志:strh==0X73747268 */
/* 块大小(不包含最初的8字节,也就是BlockID和BlockSize不计算在内) */
uint32_t BlockSize;
uint32_t StreamType;/*数据流种类，vids(0X73646976):视频;auds(0X73647561):音频*/
uint32_t Handler; /*指定流的处理者，对于音视频来说就是解码器,比如MJPG/H264之类的*/
uint32_t Flags; /* 标记：是否允许这个流输出？调色板是否变化？ */
uint16_t Priority; /* 流的优先级（当有多个相同类型的流时优先级最高的为默认流） */
uint16_t Language; /* 音频的语言代号 */
uint32_t InitFrames; /* 为交互格式指定初始帧数 */
uint32_t Scale; /* 数据量, 视频每帧的大小或者音频的采样大小 */
uint32_t Rate; /* Scale/Rate=每秒采样数 */
uint32_t Start; /* 数据流开始播放的位置，单位为Scale */
uint32_t Length; /* 数据流的数据量，单位为Scale */
uint32_t RefBufSize; /* 建议使用的缓冲区大小 */
uint32_t Quality; /* 解压缩质量参数，值越大，质量越好 */
uint32_t SampleSize; /* 音频的样本大小 */
struct /* 视频帧所占的矩形 */
{
short Left;
short Top;
short Right;
short Bottom;
} Frame;
} STRH_HEADER;
这里面，对我们最有用的即StreamType 和Handler这两个参数了，StreamType用于告诉我们此strl描述的是音频流（“auds”），还是视频流（“vids”）。而Handler则告诉我们所使用的解码器，比如MJPG/H264等（实际以strf块为准）。
然后是strf子块，不过strf字块，需要根据strh字块的类型而定。
如果strh子块是视频数据流（StreamType=“vids”），则strf子块的内容定义如下：
/* BMP结构体 */
typedef struct
{
uint32_t BmpSize; /* bmp结构体大小,包含(BmpSize在内) */
long Width; /* 图像宽 */
long Height; /* 图像高 */
uint16_t Planes; /* 平面数，必须为1 */
uint16_t BitCount; /* 像素位数,0X0018表示24位 */
uint32_t Compression; /* 压缩类型，比如:MJPG/H264等 */
uint32_t SizeImage; /* 图像大小 */
long XpixPerMeter; /* 水平分辨率 */
long YpixPerMeter; /* 垂直分辨率 */
uint32_t ClrUsed; /* 实际使用了调色板中的颜色数,压缩格式中不使用 */
uint32_t ClrImportant; /* 重要的颜色 */
} BMP_HEADER;
/* 颜色表 */
typedef struct
{
uint8_t rgbBlue; /* 蓝色的亮度(值范围为0-255) */
uint8_t rgbGreen; /* 绿色的亮度(值范围为0-255) */
uint8_t rgbRed; /* 红色的亮度(值范围为0-255) */
uint8_t rgbReserved; /* 保留，必须为0 */
} AVIRGBQUAD;
/* 对于strh,如果是视频流,strf(流格式)使STRH_BMPHEADER块 */
typedef struct
{
uint32_t BlockID; /* 块标志,strf==0X73747266 */
uint32_t BlockSize; /* 块大小(不包含最初的8字节,也就是BlockID
和本BlockSize不计算在内) */
BMP_HEADER bmiHeader; /* 位图信息头 */
AVIRGBQUAD bmColors[1]; /* 颜色表 */
} STRF_BMPHEADER;
这里有3个结构体，strf子块完整内容即：STRF_BMPHEADER结构体，不过对我们有用的信息，都存放在BMP_HEADER结构体里面，本结构体对视频数据的解码起决定性的作用，它告诉我们视频的分辨率（Width和Height），以及视频所用的编码器（Compression），因此它决定了视频的解码。本章例程仅支持解码视频分辨率小于屏幕分辨率，且编解码器必须是MJPG的视频格式。
如果strh子块是音频数据流（StreamType=“auds”），则strf子块的内容定义如下：
/* 对于strh,如果是音频流,strf(流格式)使STRH_WAVHEADER块 */
typedef struct
{
uint32_t BlockID; /* 块标志,strf==0X73747266 */
uint32_t BlockSize; /* 块大小(不包含最初的8字节,也就是BlockID
和本BlockSize不计算在内) */
uint16_t FormatTag; /* 格式标志:0X0001=PCM,0X0055=MP3 */
uint16_t Channels; /* 声道数,一般为2,表示立体声 */
uint32_t SampleRate; /* 音频采样率 */
uint32_t BaudRate; /* 波特率 */
uint16_t BlockAlign; /* 数据块对齐标志 */
uint16_t Size; /* 该结构大小 */
} STRF_WAVHEADER;
本结构体对音频数据解码起决定性的作用，他告诉我们音频信号的编码方式（FormatTag）、声道数（Channels）和采样率（SampleRate）等重要信息。本章例程仅支持PCM格式（FormatTag=0X0001）的音频数据解码。
2、数据块（MovieList）
信息块，即ID为“movi”的LIST块，它包含AVI的音视频序列数据，是这个AVI文件的主体部分。音视频数据块交错的嵌入在“movi”LIST块里面，通过标准类型码进行区分，标准类型码有如下4种：
1）“##db”（非压缩视频帧）
2）“##dc”（压缩视频帧）
3）“##pc”（改用新的调色板、
4）“##wb”（音频帧）
其中##是编号，得根据我们的数据流顺序来确定，也就是前面的strl块。比如，如果第一个strl块是视频数据，那么对于压缩的视频帧，标准类型码就是：00dc。第二个strl块是音频数据，那么对于音频帧，标准类型码就是：01wb。
紧跟着标准类型码的是4个字节的数据长度（不包含类型码和长度参数本身，也就是总长度必须要加8才对），该长度必须是偶数，如果读到为奇数，则加1即可。我们读数据的时候，一般一次性要读完一个标准类型码所表征的数据，方便解码。
3、索引块（Index Chunk）
最后，紧跟在‘hdrl’列表和‘movi’列表之后的，就是AVI文件可选的索引块。这个索引块为AVI文件中每一个媒体数据块进行索引，并且记录它们在文件中的偏移（可能相对于‘movi’列表，也可能相对于AVI文件开头）。本章我们用不到索引块，这里就不详细介绍了。
关于AVI文件，我们就介绍到这，有兴趣的朋友，可以再看看光盘：软件资料àAVI学习资料 里面的相关文档。
26.1.2 libjpeg简介
libjpeg是一个完全用C语言编写的库，包含了广泛使用的JPEG解码、JPEG编码和其他的JPEG功能的实现。这个IJG库由组织（Independent JPEG Group（独立JPEG小组））提供并维护。libjepg，目前最新版本为v9d，可以在https://www.ijg.org/files/这个网站下载。libjpeg具有稳定、兼容性强和解码速度较快等优点。
本章，我们使用libjpeg来实现MJPG数据流的解码，MJPG数据流，其实就是一张张的JPEG图片拼起来的图片视频流，只要能快速解码JPEG图片，就可以实现视频播放。
相比较另外一个常用的JPEG软件解码器，TJPG的特点是：占用资源少、但解码速度较慢。而libjpeg的特点是：解码速度较快，但是占用资源较多，对于Kendryte K210来说，8Mib的SRAM可以无需过多考虑资源占用问题，在实际测试中，经过优化后的libjpeg，使用Kendryte K210在400MHz不超频的情况下，可以流畅播放320*240@ 10帧的MJPG视频（带音频），超频到600MHz解码一张320*240的JPG图片仅需要30ms，能够流畅播放320*240@ 30帧的MJPG视频（带音频）。
关于libjpeg的移植和使用，在下载的libjpeg源码里面还有很多介绍，可以重点看：readme.txt、filelist.txt、install.txt和libjpeg.txt等，也可以参考光盘源码进行移植与使用。
我们在移植过程中对部分的源码进行了删除和修改，修改的文件有：wrppm.c、jdapistd.c、jdmerge.c、jerror.c、jmemnobs.c文件，大家可以自己去对比和理解，这里不再叙述。
最后，我们看看要实现avi视频文件的播放，主要有哪些步骤，如下：
1）初始化各外设
要解码视频，相关外设肯定要先初始化好，比如：SD卡、I2S、DMA、LCD和按键等。这些具体初始化过程，在前面的例程都有介绍，大同小异，这里就不再细说了。
2）读取AVI文件，并解析
要解码，得先读取avi文件，按26.1.1节的介绍，读取出音视频关键信息，音频参数：编码方式、采样率、位数和音频流类型码(01wb/00wb)等；视频参数：编码方式、帧间隔、图片尺寸和视频流类型码(00dc/01dc)等；共同的：数据流起始地址。有了这些参数，我们便可以初始化音视频解码，为后续解码做好准备。
3）根据解析结果，设置相关参数
根据第2步解析的结果，设置I2S的音频采样率和位数，同时要让视频显示在LCD上，得根据图片尺寸，设置LCD开窗时x，y方向的偏移量。
4）读取数据流，开始解码
前面三步完成，就可以正式开始播放视频了。读取视频流数据（movi块），根据类型码，执行音频/视频解码。对于音频数据(01wb/00wb)，本例程只支持未压缩的PCM数据，所以，直接填充到DMA缓冲区即可，由DMA循环发送给数字功放驱动扬声器播放音频。对于视频数据(00dc/01dc)，本例程只支持MJPG，通过libjpeg软件解码器解码。然后，利用定时器来控制帧间隔，以正常速度播放视频，从而实现音视频解码。
5）解码完成，释放资源
最后在文件读取完后（或者出错了），需要释放申请的内存、关闭定时器、停止I2S播放音乐和关闭文件等一系列操作，等待下一次解码。
26.2 硬件设计
26.2.1 例程功能
1.开发板开机上电后自动播放SD卡根目录的play.wav音频文件（提前将音频文件拷贝到SD卡根目录）， LCD模块显示播放总时间和当前播放时间，播放完成后程序退出。
26.2.2 硬件资源
1. LCD
LCD_RD - IO34
LCD_BL - IO35
LCD_CS - IO36
LCD_RST - IO37
LCD_RS - IO38
LCD_WR - IO39
LCD_D0~LCD_D7 - SPI0_D0~SPI0_D7
2. 数字功放NS4168
SPK_CTRL - IO21
IIS_SDOUT - IO31
IIS_BCK - IO32
IIS_LRCK - IO33
26.2.3 原理图
本章实验内容，主要讲解libjpeg库的使用，无需关注原理图。
26.3 程序设计
26.3.1 MJPEG驱动
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。MJPEG驱动源码包括四个文件：avi.c、avi.h、mjpeg.c和mjpeg.h。
avi.h头文件在26.1小节部分讲过，具体请看源码。下面来看到avi.c文件，这里总共有三个函数都很重要，首先介绍AVI解码初始化函数，该函数定义如下：
/* avi文件相关信息 */
AVI_INFO g_avix;
/* 视频编码标志字符串,00dc/01dc */
char *const AVI_VIDS_FLAG_TBL[2] = {"00dc", "01dc"};
/* 音频编码标志字符串,00wb/01wb */
char *const AVI_AUDS_FLAG_TBL[2] = {"00wb", "01wb"};
/**
* @brief avi解码初始化
* @param buf : 输入缓冲区
* @param size : 缓冲区大小
* @retval res
* @arg OK,avi文件解析成功
* @arg 其他,错误代码
*/
AVISTATUS avi_init(uint8_t *buf, uint32_t size)
{
uint16_t offset;
uint8_t *tbuf;
AVISTATUS res = AVI_OK;
AVI_HEADER *aviheader;
LIST_HEADER *listheader;
AVIH_HEADER *avihheader;
STRH_HEADER *strhheader;
STRF_BMPHEADER *bmpheader;
STRF_WAVHEADER *wavheader;
tbuf = buf;
aviheader = (AVI_HEADER *)buf;
if (aviheader->RiffID != AVI_RIFF_ID)
{
return AVI_RIFF_ERR; /* RIFF ID错误 */
}
if (aviheader->AviID != AVI_AVI_ID)
{
return AVI_AVI_ERR; /* AVI ID错误 */
}
buf += sizeof(AVI_HEADER); /* 偏移 */
listheader = (LIST_HEADER *)(buf);
if (listheader->ListID != AVI_LIST_ID)
{
return AVI_LIST_ERR; /* LIST ID错误 */
}
if (listheader->ListType != AVI_HDRL_ID)
{
return AVI_HDRL_ERR; /* HDRL ID错误 */
}
buf += sizeof(LIST_HEADER); /* 偏移 */
avihheader = (AVIH_HEADER *)(buf);
if (avihheader->BlockID != AVI_AVIH_ID)
{
return AVI_AVIH_ERR; /* AVIH ID错误 */
}
g_avix.SecPerFrame = avihheader->SecPerFrame; /* 得到帧间隔时间 */
g_avix.TotalFrame = avihheader->TotalFrame; /* 得到总帧数 */
buf += avihheader->BlockSize + 8; /* 偏移 */
listheader = (LIST_HEADER *)(buf);
if (listheader->ListID != AVI_LIST_ID)
{
return AVI_LIST_ERR; /* LIST ID错误 */
}
if (listheader->ListType != AVI_STRL_ID)
{
return AVI_STRL_ERR; /* STRL ID错误 */
}
strhheader = (STRH_HEADER *)(buf + 12);
if (strhheader->BlockID != AVI_STRH_ID)
{
return AVI_STRH_ERR; /* STRH ID错误 */
}
if (strhheader->StreamType == AVI_VIDS_STREAM) /* 视频帧在前 */
{
if (strhheader->Handler != AVI_FORMAT_MJPG)
{
return AVI_FORMAT_ERR; /* 非MJPG视频流,不支持 */
}
g_avix.VideoFLAG = AVI_VIDS_FLAG_TBL[0]; /* 视频流标记 "00dc" */
g_avix.AudioFLAG = AVI_AUDS_FLAG_TBL[1]; /* 音频流标记 "01wb" */
bmpheader = (STRF_BMPHEADER *)(buf + 12 + strhheader->BlockSize + 8);
if (bmpheader->BlockID != AVI_STRF_ID)
{
return AVI_STRF_ERR; /* STRF ID错误 */
}
g_avix.Width = bmpheader->bmiHeader.Width;
g_avix.Height = bmpheader->bmiHeader.Height;
buf += listheader->BlockSize + 8; /* 偏移 */
listheader = (LIST_HEADER *)(buf);
if (listheader->ListID != AVI_LIST_ID) /* 是不含有音频帧的视频文件 */
{
g_avix.SampleRate = 0; /* 音频采样率 */
g_avix.Channels = 0; /* 音频通道数 */
g_avix.AudioType = 0; /* 音频格式 */
}
else
{
if (listheader->ListType != AVI_STRL_ID)
{
return AVI_STRL_ERR; /* STRL ID错误 */
}
strhheader = (STRH_HEADER *)(buf + 12);
if (strhheader->BlockID != AVI_STRH_ID)
{
return AVI_STRH_ERR; /* STRH ID错误 */
}
if (strhheader->StreamType != AVI_AUDS_STREAM)
{
return AVI_FORMAT_ERR; /* 格式错误 */
}
wavheader = (STRF_WAVHEADER *)(buf + 12 + strhheader->BlockSize + 8);
if (wavheader->BlockID != AVI_STRF_ID)
{
return AVI_STRF_ERR; /* STRF ID错误 */
}
g_avix.SampleRate = wavheader->SampleRate; /* 音频采样率 */
g_avix.Channels = wavheader->Channels; /* 音频通道数 */
g_avix.AudioType = wavheader->FormatTag; /* 音频格式 */
}
}
else if (strhheader->StreamType == AVI_AUDS_STREAM)/* 音频帧在前 */
{
g_avix.VideoFLAG = AVI_VIDS_FLAG_TBL[1]; /* 视频流标记 "01dc" */
g_avix.AudioFLAG = AVI_AUDS_FLAG_TBL[0]; /* 音频流标记 "00wb" */
wavheader = (STRF_WAVHEADER *)(buf + 12 + strhheader->BlockSize + 8);
if (wavheader->BlockID != AVI_STRF_ID)
{
return AVI_STRF_ERR; /* STRF ID错误 */
}
g_avix.SampleRate = wavheader->SampleRate; /* 音频采样率 */
g_avix.Channels = wavheader->Channels; /* 音频通道数 */
g_avix.AudioType = wavheader->FormatTag; /* 音频格式 */
buf += listheader->BlockSize + 8; /* 偏移 */
listheader = (LIST_HEADER *)(buf);
if (listheader->ListID != AVI_LIST_ID)
{
return AVI_LIST_ERR; /* LIST ID错误 */
}
if (listheader->ListType != AVI_STRL_ID)
{
return AVI_STRL_ERR; /* STRL ID错误 */
}
strhheader = (STRH_HEADER *)(buf + 12);
if (strhheader->BlockID != AVI_STRH_ID)
{
return AVI_STRH_ERR; /* STRH ID错误 */
}
if (strhheader->StreamType != AVI_VIDS_STREAM)
{
return AVI_FORMAT_ERR; /* 格式错误 */
}
bmpheader = (STRF_BMPHEADER *)(buf + 12 + strhheader->BlockSize + 8);
if (bmpheader->BlockID != AVI_STRF_ID)
{
return AVI_STRF_ERR; /* STRF ID错误 */
}
if (bmpheader->bmiHeader.Compression != AVI_FORMAT_MJPG)
{
return AVI_FORMAT_ERR; /* 格式错误 */
}
g_avix.Width = bmpheader->bmiHeader.Width;
g_avix.Height = bmpheader->bmiHeader.Height;
}
offset = avi_srarch_id(tbuf, size, "movi"); /* 查找movi ID */
if (offset == 0)
{
return AVI_MOVI_ERR; /* MOVI ID错误 */
}
if (g_avix.SampleRate) /* 有音频流,才查找 */
{
tbuf += offset;
offset = avi_srarch_id(tbuf, size, g_avix.AudioFLAG); /* 查找音频流标记 */
if (offset == 0)
{
return AVI_STREAM_ERR; /* 流错误 */
}
tbuf += offset + 4;
g_avix.AudioBufSize = *((uint16_t *)tbuf); /* 得到音频流buf大小 */
}
printf("avi init ok\r\n");
printf("g_avix.SecPerFrame:%ld\r\n", g_avix.SecPerFrame);
printf("g_avix.TotalFrame:%ld\r\n", g_avix.TotalFrame);
printf("g_avix.Width:%ld\r\n", g_avix.Width);
printf("g_avix.Height:%ld\r\n", g_avix.Height);
printf("g_avix.AudioType:%d\r\n", g_avix.AudioType);
printf("g_avix.SampleRate:%ld\r\n", g_avix.SampleRate);
printf("g_avix.Channels:%d\r\n", g_avix.Channels);
printf("g_avix.AudioBufSize:%d\r\n", g_avix.AudioBufSize);
printf("g_avix.VideoFLAG:%s\r\n", g_avix.VideoFLAG);
printf("g_avix.AudioFLAG:%s\r\n", g_avix.AudioFLAG);
return res;
}
该函数用于解析AVI文件，获取音视频流数据的详细信息，为后续解码做准备。
接下来介绍的是查找 ID函数，其定义如下：
/**
* @brief 查找 ID
* @param buf : 待查缓存区
* @param size : 缓存大小
* @param id : 要查找的id,必须是4字节长度
* @retval 0,接收应答失败
* 其他:movi ID偏移量
*/
uint16_t avi_srarch_id(uint8_t *buf, uint32_t size, char *id)
{
uint32_t i;
uint32_t idsize = 0;
size -= 4;
for (i = 0; i < size; i++)
{
if ((buf[i] == id[0]) &&
(buf[i + 1] == id[1]) &&
(buf[i + 2] == id[2]) &&
(buf[i + 3] == id[3]))
{
idsize = MAKEDWORD(buf + i + 4);
/* 得到帧大小,必须大于16字节,才返回,否则不是有效数据 */
if (idsize > 0X10)return i; /* 找到"id"所在的位置 */
}
}
}
}
return 0;
}
该函数用于查找某个ID，可以是4个字节长度的ID，比如00dc，01wb，movi之类的，在解析数据以及快进快退的时候，有用到。
接下来介绍的是得到stream流信息函数，其定义如下：
/**
* @brief 得到stream流信息
* @param buf : 流开始地址(必须是01wb/00wb/01dc/00dc开头)
* @retval 执行结果
* @arg AVI_OK, AVI文件解析成功
* @arg 其他 , 错误代码
*/
AVISTATUS avi_get_streaminfo(uint8_t *buf)
{
g_avix.StreamID = MAKEWORD(buf + 2); /* 得到流类型 */
g_avix.StreamSize = MAKEDWORD(buf + 4); /* 得到流大小 */
if (g_avix.StreamSize > AVI_MAX_FRAME_SIZE) /* 帧大小太大了,直接返回错误 */
{
printf("FRAME SIZE OVER:%d\r\n", g_avix.StreamSize);
g_avix.StreamSize = 0;
return AVI_STREAM_ERR;
}
if (g_avix.StreamSize % 2)
{
g_avix.StreamSize++; /* 奇数加1(g_avix.StreamSize,必须是偶数) */
}
if (g_avix.StreamID == AVI_VIDS_FLAG || g_avix.StreamID == AVI_AUDS_FLAG)
{
return AVI_OK;
}
return AVI_STREAM_ERR;
}
该函数用来获取当前数据流信息，重点是取得流类型和流大小，方便解码和读取下一个数据流。
mjpeg.h文件只有一些函数和变量声明，接下来，介绍mjpeg.c里面的几个函数，首先是初始化MJPEG解码数据源的函数，其定义如下：
/**
* @brief mjpeg 解码初始化
* @param offx,offy:x,y方向的偏移
* @retval 0,成功; 1,失败
*/
char mjpegdec_init(uint16_t offx, uint16_t offy)
{
cinfo = (struct jpeg_decompress_struct *)
malloc(sizeof(struct jpeg_decompress_struct));
jerr = (struct my_error_mgr *)malloc(sizeof(struct my_error_mgr));
if (cinfo == NULL || jerr == NULL)
{
printf("[E][mjpeg.cpp] mjpegdec_init():
malloc failed to apply for memory\r\n");
mjpegdec_free();
return -1;
}
/* 保存图像在x,y方向的偏移量 */
imgoffx = offx;
imgoffy = offy;
return 0;
}
该函数用于初始化jpeg解码，主要是申请内存，然后确定视频在液晶上面的偏移（让视频显示在SPILCD中央）。
下面介绍的是MJPEG释放所有申请的内存函数，其定义如下：
/**
* @brief mjpeg结束,释放内存
* @param 无
* @retval 无
*/
void mjpegdec_free(void)
{
iomem_free(p_cinfo);
iomem_free(p_jerr);
iomem_free(p_jmembuf);
}
该函数用于释放内存，解码结束后调用。
下面介绍的是解码一副JPEG图片函数，其定义如下：
/**
* @brief 解码一副JPEG图片
* @param buf : jpeg数据流数组
* @param bsize : 数组大小
* @retval 0,成功;
* 其他,错误
*/
uint8_t mjpegdec_decode(uint8_t *buf, uint32_t bsize)
{
JSAMPARRAY buffer = 0;
if (bsize == 0)return 1;
p_jpegbuf = buf;
g_jbufsize = bsize;
g_jmempos = 0; /* MJEPG解码,重新从0开始分配内存 */
p_cinfo->err = jpeg_std_error(&p_jerr->pub);
p_jerr->pub.error_exit = my_error_exit;
p_jerr->pub.emit_message = my_emit_message;
//if(bsize>20*1024)printf("s:%d\r\n",bsize);
if (setjmp(p_jerr->setjmp_buffer)) /* 错误处理 */
{
jpeg_abort_decompress(p_cinfo);
jpeg_destroy_decompress(p_cinfo);
return 2;
}
jpeg_create_decompress(p_cinfo);
jpeg_filerw_src_init(p_cinfo);
jpeg_read_header(p_cinfo, TRUE);
p_cinfo->dct_method = JDCT_IFAST;
p_cinfo->do_fancy_upsampling = 0;
jpeg_start_decompress(p_cinfo); /*将JPEG图片转化为RGB565格式*/
// lcd_set_area(g_imgoffx, g_imgoffy, p_cinfo->output_width, p_cinfo->output_height); /* 设置窗口 */
// lcd_write_ram_prepare(); /* 开始写入GRAM */
while (p_cinfo->output_scanline < p_cinfo->output_height)
{
jpeg_read_scanlines(p_cinfo, buffer, 1); /*实现JPEG图片传输到摄像头*/
}
// lcd_set_area(0, 0, 320, 240); /* 恢复窗口 */
jpeg_finish_decompress(p_cinfo);
jpeg_destroy_decompress(p_cinfo);
return 0;
}
该函数是解码jpeg的主要函数，函数的参数buf指向内存里面的一帧jpeg数据，bsize是数据大小。
26.3.2 视频播放驱动
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。视频播放驱动源码包括两个文件：videoplayer.c和videoplayer.h。
videoplayer.h头文件有两个宏定义和函数声明，具体请看源码。下面来看到videoplayer.c文件中，播放一个MJPEG文件函数，其定义如下：
/**
* @brief 播放一个mjpeg文件
* @param pname : 文件名
* @retval res
* @arg KEY0_PRES , 下一曲.
* @arg KEY1_PRES , 上一曲.
* @arg 其他 , 错误
*/
uint8_t video_play_mjpeg(uint8_t *pname)
{
uint8_t *framebuf; /* 视频解码buf */
uint8_t *pbuf; /* buf指针 */
FIL *favi;
uint8_t res = 0;
uint8_t i = 0;
uint16_t offset = 0;
uint32_t nr;
uint8_t i2ssavebuf;
for (i = 0; i < AVI_AUDIO_BUF_NUM; i++)
{
p_avi_i2s_buf[i] = iomem_malloc(AVI_AUDIO_BUF_SIZE); /* 申请音频内存 */
if (p_avi_i2s_buf[i] == NULL) /* 申请失败, 直接退出 */
{
break;
}
memset(p_avi_i2s_buf[i], 0, AVI_AUDIO_BUF_SIZE); /* 数据清零 */
}
favi = (FIL *)iomem_malloc(sizeof(FIL)); /* 申请favi内存 */
framebuf = iomem_malloc(AVI_VIDEO_BUF_SIZE) ; /* 申请视频buf */
if (!framebuf) /* 只要最后这个视频buf申请失败, 前面的申请失不失败都不重要, 总之就是失败了 */
{
printf("memory error!\r\n");
res = 0XFF;
}
while (res == 0)
{
printf("open file\r\n");
res = f_open(favi, (char *)pname, FA_READ);
if (res == 0)
{
printf("file open success\n");
pbuf = framebuf;
res = f_read(favi, pbuf, AVI_VIDEO_BUF_SIZE, &nr); /* 开始读取 */
if (res)
{
printf("fread error:%d\r\n", res);
break;
}
printf("file read success\n");
/* 开始avi解析 */
res = avi_init(pbuf, AVI_VIDEO_BUF_SIZE); /* avi解析 */
if (res)
{
printf("avi err:%d\r\n", res);
break;
}
video_info_show(&g_avix);
timer_init(TIMER_DEVICE_0);
/* 设置定时器超时时间，单位为ns */
timer_set_interval(TIMER_DEVICE_0, TIMER_CHANNEL_0, g_avix.SecPerFrame / 100 * 1e5);
/* 设置定时器中断回调 */
timer_irq_register(TIMER_DEVICE_0, TIMER_CHANNEL_0, 0, 1, timer_timeout_cb, &g_count);
/* 使能定时器 */
timer_set_enable(TIMER_DEVICE_0, TIMER_CHANNEL_0, 1);
offset = avi_srarch_id(pbuf, AVI_VIDEO_BUF_SIZE, "movi"); /* 寻找movi ID */
avi_get_streaminfo(pbuf + offset + 4); /* 获取流信息 */
f_lseek(favi, offset + 12);
/* 跳过标志ID,读地址偏移到流数据开始处 */
res = mjpegdec_init((320 - g_avix.Width) / 2, (240 - g_avix.Height));
/* JPG解码初始化 */
if (g_avix.SampleRate) /* 有音频信息,才初始化 */
{
printf("i2s init !\r\n");
/* 初始化I2S，第三个参数为设置通道掩码，通道0:0x03,通道1：0x0C,通道2：0x30,通道3:0xC0 */
i2s_init(I2S_DEVICE_0, I2S_TRANSMITTER, 0x03);
/* 设置I2S发送数据的通道参数 */
i2s_tx_channel_config(
I2S_DEVICE_0, /* I2S设备号*/
I2S_CHANNEL_0, /* I2S通道 */
RESOLUTION_16_BIT, /* 接收数据位数 */
SCLK_CYCLES_32, /* 单个数据时钟数 */
TRIGGER_LEVEL_4, /* DMA触发时FIFO深度 */
STANDARD_MODE); /* 工作模式 */
i2s_set_sample_rate(I2S_DEVICE_0, g_avix.SampleRate);/* 设置采样率 */
i2ssavebuf = 0;
}
while (1) /* 播放循环 */
{
if (g_avix.StreamID == AVI_VIDS_FLAG) /* 视频流 */
{
pbuf = framebuf;
f_read(favi, pbuf, g_avix.StreamSize + 8, &nr);
/* 读入整帧+下一数据流ID信息 */
res = mjpegdec_decode(pbuf, g_avix.StreamSize);
if (res)
{
printf("decode error!\r\n");
}
while (g_avi_frameup == 0);/*待时间到达(在TIM的中断里面设置为1)*/
g_avi_frameup = 0; /* 标志清零 */
g_avi_frame++;
}
else /* 音频流 */
{
i2ssavebuf++;
if (i2ssavebuf >= AVI_AUDIO_BUF_NUM)
{
i2ssavebuf = 0;
}
f_read(favi, p_avi_i2s_buf[i2ssavebuf], g_avix.StreamSize + 8, &nr); /* 填充p_avi_sai_buf */
pbuf = p_avi_i2s_buf[i2ssavebuf];
i2s_play(
I2S_DEVICE_0, /* I2S设备号 */
DMAC_CHANNEL1, /* DMA通道号 */
p_avi_i2s_buf[i2ssavebuf], /* 播放的PCM数据 */
g_avix.StreamSize, /* PCM数据的长度 */
g_avix.StreamSize / 4, /* 单次发送数量 */
16, /* 单次采样位宽 */
2); /* 声道数 */
video_time_show(favi, &g_avix);/*显示当前播放时间，开启可能会卡*/
}
if (avi_get_streaminfo(pbuf + g_avix.StreamSize)) /* 读取下一帧 流标志 */
{
printf("g_frame error \r\n");
res = KEY0_PRES;
break;
}
}
timer_set_enable(TIMER_DEVICE_0, TIMER_CHANNEL_0, 0);
// lcd_set_area(0, 0, 320, 240); /* 恢复窗口 */
mjpegdec_free(); /* 释放内存 */
f_close(favi); /* 关闭文件 */
}
}
/* 释放内存 */
for(i = 0; i < AVI_AUDIO_BUF_NUM; i++)
{
iomem_free(p_avi_i2s_buf[i]);
}
iomem_free(framebuf);
iomem_free(favi);
return res;
}
该函数用来播放一个avi视频文件（MJPEG编码）。其他代码，我们就不介绍了，请大家参考本例程源码。
26.3.3 main.c代码
main.c中的代码如下所示：
char *pname = {"0: VIDEO/play.avi"};
int main(void)
{
FRESULT res;
FATFS fs;
sysctl_pll_set_freq(SYSCTL_PLL0, 800000000);
sysctl_pll_set_freq(SYSCTL_PLL1, 400000000);
sysctl_pll_set_freq(SYSCTL_PLL2, 45158400);
sysctl_set_power_mode(SYSCTL_POWER_BANK6, SYSCTL_POWER_V18);
sysctl_set_power_mode(SYSCTL_POWER_BANK7, SYSCTL_POWER_V18);
sysctl_set_spi0_dvp_data(1);
lcd_init();
lcd_set_direction(DIR_YX_LRUD);
speaker_i2s_hardware_init(); /* 扬声器接口初始化 */
/* 初始化中断，使能全局中断，初始化dmac */
plic_init();
sysctl_enable_irq();
dmac_init();
key_init();
if (sd_init() != 0)
{
printf("SD card initialization failed!\n");
while (1);
}
printf("SD card initialization succeed!\n");
/* Filesystem mount SD card */
res = f_mount(&fs, _T("0:"), 1);
if (res != FR_OK)
{
printf("SD card mount failed! Error code: %d\n", res);
while (1);
}
printf("SD card mount succeed!\n");
video_play_mjpeg((uint8_t *)pname);
while (1)
{
}
}
在main函数前面，我们定义了pname数组，用于存放音频文件的SD卡路径。main函数代码具体流程大致是：首先完成系统级和用户级初始化工作，挂载SD卡，挂载成功后播放SD卡根目录中文件名为pname中的AVI文件，播放结束后视频播放窗口停止刷新，播放时间进度满。
26.4 运行验证
将DNK210开发板连接到电脑主机，通过VSCode将固件烧录到开发板中，可以看到LCD显示视频内容，LCD显示的内容如图26.4.1所示：
图26.4.1 视频播放运行效果图