海思MPP系统概述

1 系统概述

海思提供的媒体处理软件平台(Media Process Platform,简称 MPP)，可支持应用软件快速开发。该平台对应用软件屏蔽了芯片相关的复杂的底层处理，并对应用软件直接提供MPI（MPP Program Interface）接口完成相应功能。该平台支持应用软件快速开发以下功能：输入视频捕获、 H.265/H.264/JPEG 编码、 H.265/H.264/JPEG 解码、 视频输出显示、视频图像前处理（包括去噪、增强、锐化）、 图像拼接、 图像几何矫正、智能、音频捕获及输出、音频编解码等功能。

1.1 系统架构

架构

系统软件架构可以分为四层：

最底层是硬件驱动层。

操作系统层；海思支持linux和liteos，此文只涉及linux部分。

媒体层；此层是海思平台软件架构的核心，海思平台将媒体相关的功能都抽象到了这一层，如音视频输入输出、isp图像处理、编解码等，最关键的是独立的内存管理机制，物理内存、虚拟内存都有独立的机制进行分配和回收，减少了与操作系统层的关联。包含的软件有各种媒体相关的驱动、库的支持，还有整套的媒体开发平台。本文要介绍的MPP就是媒体软件处理平台。

最上层是应用层。

1.2 处理流程

海思媒体处理平台的主要内部处理流程分为视频输入（VI）、视频处理（VPSS）、视频编码（VENC）、 视频解码（VDEC）、 视频输出(VO)、视频拼接(AVS)、音频输入(AI)、音频输出(AO)、音频编码（AENC）、音频解码（ADEC）、区域管理（REGION）等模块。

VI 模块捕获视频图像，可对其做剪切、 去噪等处理，并输出多路不同分辨率的图像数据。

解码模块对编码后的视频码流进行解码，并将解析后的图像数据送 VPSS 进行图像处理， 再送 VO 显示。可对 H.265/H.264/JPEG 格式的视频码流进行解码。

VPSS 模块接收 VI 和解码模块发送过来的图像，可对图像进行图像增强、锐化等处理，并实现同源输出多路不同分辨率的图像数据用于编码、预览或抓拍。

编码模块接收 VI 捕获并经 VPSS 处理后输出的图像数据，可叠加用户通过 Region模块设置的 OSD 图像，然后按不同协议进行编码并输出相应码流。

VO 模块接收 VPSS 处理后的输出图像，可进行播放控制等处理，最后按用户配置的输出协议输出给外围视频设备。

上图也包含很多典型的视频流的处理流程。sensor负责采集图像，是海思平台的输入，图像经过海思内部VI、VPSS、VENC和VO后，经由hdmi输出到显示屏上，sdk提供的sample_vio中有几个case就是这个典型的流程，同时sample_vio也是最常用到的samle。

2 MPP部署

在一般的嵌入式开发中，只要将uboot，kernel，rootfs下载到开发板上，就可以进行程序开发了。但是海思又进一步把与多媒体相关的内容整合到MPP平台中，SDK中推荐使用mount nfs的方法先部署起mpp。

搭建nfs服务器，开发板作为nfs客户端。

挂载nfs文件系统

mount -t nfs -o nolock -o tcp -o rsize=32768,wsize=32768 xx.xx.xx.xx:/your-nfs-path /mnt，然后就可以在/mnt目录访问nfs服务器上的文件。

加载驱动
cd mpp/ko
./ load3519v100 -i -sensor0 imx334

运行sample程序
cd mpp/sample /vio
./sample_vio 0 0

3 视频输入

视频输入单元 VI（Video Input），可以通过 MIPI Rx（包含 MIPI、LVDS、HiSPi、SLVS-EC）接口、BT.656/601、BT.1120 接口和 DC（Digital Camera）接收视频数据，存入指定的内存区域。VI 内嵌 ISP 图像处理单元，可以直接对接外部原始数据（BAYER RGB 数据），VI 的功能框图如下图所示。 VI 分成两个物理子模块：捕获子模块 VICAP 和处理子模块 VIPROC 组成。

海思SDK对VI的功能框架进行了封装，VI内部结构对于开发者来说是黑盒，并且黑盒内部的代码不进行开源。黑盒外部进行了软件级的封装，因此VI在软件层次上划分4个部分，输入设备(DEV)、输入 PIPE、物理通道(PHY_CHN)和扩展通道(EXT_CHN)，如下图所示，开发者也只需要关注软件架构上的这四个层级即可。

此处只针对VI进行了讲解，其他模块也需要参考海思手册，此处不再一一写出了。

4 开发

4.1 预览与拍照

下图是双 pipe 离线模式拍照的数据通路，上面的pipe是preview通路，下面的pipe是capture通路，一般相机的通路都是如此，preview对图像质量要求略低，capture对图像质量要求高。当然，此图是海思平台的双pipe离线模式，还有在线模式、单pipe模式等，大体意思相近，不同模式的选择需要根据芯片的处理能力和图像的质量需求进行。

4.2 新sensor开发

准备工作

确认主芯片规格。支持 Master 模式，支持的线性、WDR 接口模式，支持输入频率上限。

sensor datasheet。确认图像传输接口模式，输出频率。确认曝光时间、增益如何设置，帧率如何修改。确认在 WDR 模式下的以上两项。

mipi/并口。确认接口，并确认时序。

initialize settings。获取 Sensor Initialize Settings，一般至少要准备最大规格和标准分辨率两种序列。

内核层

pinmux的配置

power的检查

clock的配置

控制通路i2c/spi的检查

应用层
sensor_ctl.c，sensor的配置，需要结合datasheet完善initialize settings。

cmos.c，isp的基本功能。按如下函数顺序进行实现。

cmos_set_image_mode(), cmos_set_wdr_mode()。

sensor_global_init()。

sensor_init(), sensor_exit()。

cmos_get_isp_default(),cmos_get_isp_black_level()。

sensor点亮后还需要进行ae功能的完善，自动配置增益、曝光时间、帧率等。
之后还有白平衡的配置，配置完成后，颜色基本就正常了。
到此处，添加的新sensor基本就可用了，后续就是AF和各种图像质量调优相关的工作了。

　　审核编辑：汤梓红