视频解码

本节展示如何配置TouchGFX Generator，以生成具有视频解码功能的TouchGFX HAL。

在了解该场景之前，请阅读关于在TouchGFX中使用MJPEG视频的文档和关于视频控件本身的文档。

以下场景详细说明了如何赋能TouchGFX HAL，以通过软件（LibJPEG）或硬件（JPEG）支持视频解码。它涵盖STM32F7和STM32H7，因为在STM32CubeMX配置中，支持硬件（JPEG）解码时，STM32H7的配置与STM32F7略有不同。

在为您的特定项目配置MCU之前，请务必阅读本文中的所有章节。

一般情况下，LibJPEG和JPEG配置可以在STM32CubeMX的中间件和多媒体类别中找到：

STM32CubeMX中的JPEG和LibJPEG设置

Tip
最新版本的STM32H750-DK、STM32F769-DISCO和STM32F746G-DISCO TouchGFX硬件模板（TBS）通过各自的STM32CubeMX配置支持软件和JPEG硬件解码。
将此类示例项目中的STM32CubeMX配置作为灵感，让您的特定MCU支持MJPEG视频解码。

支持RTOS

TouchGFX Generator用户指南提到，单和双缓冲区解码策略需要符合CMSIS标准的RTOS，比如FreeRTOS。 TouchGFX Generator 生成一个必须与视频解码任务关联的入口函数videoTaskFunc()。 STM32CubeMX可以生成此配置，方法是在FreeRTOS中间件配置的任务和队列选项卡中定义任务和入口函数。

视频任务堆栈大小（以CMSIS V2的文字定义）和RTOS堆大小是两个重要因素。

对于软件解码，必须仔细设置堆栈大小，因为LibJPEG使用动态内存分配。对于硬件解码，由于不存在动态分配存储器的软件堆栈，所以堆栈大小可显著降低。

FreeRTOS堆对于您的一般应用 + 0xA000应该足够大。

FreeRTOS任务配置

FreeRTOS堆大小配置

基于上述配置，STM32CubeMX为视频任务生成以下代码：

main.c

/* Definitions for VideoTask */
osThreadId_t VideoTaskHandle;
const osThreadAttr_t VideoTask_attributes = {
  .name = "VideoTask",
  .stack_size = 1000 * 4,
  .priority = (osPriority_t) osPriorityLow,
};
...
void main()
{
    ...
    /* creation of VideoTask */
    VideoTaskHandle = osThreadNew(videoTaskFunc, NULL, &VideoTask_attributes);
    ...

}

FreeRTOSConfig.h

#define configTOTAL_HEAP_SIZE                    ((size_t)75000)

软件解码

软件解码解决方案要求按照Generator用户指南中指定的，从STM32CubeMX启用LibJPEG中间件。软件解码设置对于所有具备LibJPEG功能的MCU（如STM32F4、STM32F7、STM32H7）都是相同的。

TouchGFX软件解码器期望LibJPEG解码的数据按照BGR像素排序。如果该设置保留为RGB，R和B颜色分量将在应用中互换。

此外，如果使用16位或24位视频RGB缓冲区，则每个像素的大小应为3字节，如果使用32位视频RGB缓冲区，则为4字节。

16位或24位视频RGB缓冲区的LibJPEG Configuration（配置）

Caution
RGB_ORDERING设置必须配置为BGR，像素大小必须根据使用的视频RGB缓冲区格式进行设置。
如果在ARGB8888（32位）应用程序中使用直接到帧缓存的策略，则像素大小必须设置为4

视频数据

Caution
当前解码解决方案（使用STM32CubeMX、TouchGFX Generator、以及来自TouchGFX Designer的视频控件）目前只适用于意法半导体开发板，因为在应用程序链接时，视频数据被链接到内存映射的flash中已知的特定地址。

下面来自EWARM项目的代码片段显示了由TouchGFX设计器创建的额外选项，以及它如何将数据放在ExtFlashSection中，后者是在所有TouchGFX板级包的链接器脚本中定义的。这不适用于非内存映射的flash或未定义此部分的项目。

ewarm_project.ewp

        <option>
          <name>IlinkExtraOptions</name>
          <state>--image_input $PROJ_DIR$\..\TouchGFX\generated\videos\bin\washerdryer.bin,video_washerdryer_bin_start,ExtFlashSection,4</state>
          <state>--keep video_washerdryer_bin_start</state>
        </option>

对于视频数据位于非内存映射的flash中的项目，请阅读本文中的FileReader部分。

硬件解码

TouchGFX Generator用户指南提到，JPEG IP必须在STM32CubeMX中启用，以支持硬件解码。

STM32F769-DISCO

支持JPEG功能的STM32F7系列（例如STM32F769）的JPEG配置，与STM32H7系列略有不同。 JPEG配置中的RGB_FORMAT设置必须符合TouchGFX Framebuffer（帧缓存）的像素格式，即以下示例中的JPEG_RGB565。

JPEG参数设置

通过JPEG配置中的DMA设置选项卡，来配置使用DMA将数据传输到JPEG外设（内存到外设），以及从JPEG外设接收数据（外设到内存）。为IN和OUT各添加一个DMA请求将自动设置方向参数。

JPEG DMA设置

本节总结了支持JPEG功能的STM32F7（例如STM32F769）上使用硬件解码时TouchGFX HAL的配置。从STM32CubeMX生成代码后，在从Designer使用视频控件时，应用程序将能够使用JPEG外设解码视频。

Caution
JPEG外设配置的RGB_FORMAT必须遵守TouchGFX Framebuffer的格式

STM32H750-DK

唯一能将（例如）STM32H750和STM32F769上的硬件解码（支持JPEG）加以区分的因素是在STM32CubeMX中配置DMA传输的方式。不仅UI不同，DMA概念也不同。

对于STM32H750，JPEG外设只能配置为使用MDMA外设（而不是常规DMA外设）。为输入和输出FIFO阈值信号添加MDMA配置，如下图所示。

Note
与DMA1/DMA2相比，MDMA是性能高很多的DMA引擎

JPEG DMA设置

`FileReader`接口

当在非内存映射的存储器中存储MJPEG视频时，开发人员可以指定touchgfx::VideoDataReader的实现，TouchGFX视频控制器可以使用它将需要解码的数据传输到配置的解码器（软件/硬件）。下面是此接口的简单示例，它将视频数据从一个缓冲区复制到另一个缓冲区。

VideoView.cpp

class MyReader : public touchgfx::VideoDataReader
{
public:
    MyReader() : position(0) { }
    virtual uint32_t getDataLength() { return video_len; }
    virtual void seek(uint32_t pos) { position = pos; }
    virtual bool readData(void* dst, uint32_t bytes)
    {
        memcpy(dst, &video_data[position], bytes);
        position += bytes;
        return true;
    }
    private:
        uint32_t position;
} myReader;

开发人员可以配置控件以使用数据读取器，而不是将一个Video控件指向映射内存中的视频开始部分：

VideoView.cpp

video.setVideoData(myReader);

迁移TBS，以支持视频解码

如果您想在支持视频解码之前，将TouchGFX Board Setup（TBS）（带有支持视频解码的MCU）创建的项目从TouchGFX 设计器版本迁移，并且希望能够在TouchGFX-Designer中使用“Run Target（运行目标）”，则需要对GCC Makefile进行一些手动变更。

以下部分将列出所需的变更、以及进行变更的原因。根据开发人员应用程序使用的内容，必须始终应用一些常规变更以及一些LibJPEG（软件解码）和JPEG（硬件解码）特定变更。这些更改是对旧TBS中已经存在的GCC Makefile的扩展。

如上述场景所述，除了更新Makefile，您还必须在STM32CubeMX中设置视频解码。

常规变更

定义您项目中的LIBJPEG路径：

# LibJPEG path
libjpeg_path := $(cubemx_middlewares_path)/Third_Party/LibJPEG

然后必须定义视频资源输入路径：

asset_texts_input  := TouchGFX/assets/texts

asset_videos_input := TouchGFX/assets/videos

视频资源输出路径也必须定义在现有资源输出路径下面：

asset_images_output := $(asset_root_path)/images
asset_fonts_output := $(asset_root_path)/fonts
asset_texts_output := $(asset_root_path)/texts
asset_videos_output := $(asset_root_path)/videos

将视频输出资源添加到组件列表中：

all_components := $(components) \
    $(asset_fonts_output) \
    $(asset_images_output) \
    $(asset_texts_output)
    $(asset_texts_output) \
    $(asset_videos_output)

必须定义视频对象文件。视频对象文件与已经存在的对象分离：

c_source_files := $(call find, $(source_paths),*.c) $(os_source_files) $(board_c_files)
source_files += $(board_cpp_files)

video_object_files := $(call find, $(asset_videos_output),*.o)

必须定义视频转换器脚本的路径：

textconvert_script_path := $(touchgfx_path)/framework/tools/textconvert
textconvert_executable := $(call find, $(textconvert_script_path), *.rb)
videoconvert_script_path := $(touchgfx_path)/framework/tools/videoconvert

可以添加一个可选的Echo，以查看所有视频对象文件。视频对象文件必须添加到链接阶段。该行将$(video_object_files)和其他对象文件加在一起：

$(binary_output_path)/$(target_executable): $(object_files) $(object_asm_files)
    @echo Video Objects: $(video_object_files)
    @echo Linking $(@)
    @mkdir -p $(@D)
    @mkdir -p $(object_output_path)
    @$(file >$(build_root_path)/objects.tmp) $(foreach F,$(object_files) $(video_object_files),$(file >>$(build_root_path)/objects.tmp,$F))

将视频规则添加到现有资源和.PHONY：

_assets_: BitmapDatabase TextKeysAndLanguages Videos

.PHONY: BitmapDatabase TextKeysAndLanguages Videos

添加视频转换后，接着添加视频规则：

Videos:
    @ruby $(videoconvert_script_path)/videoconvert.rb $(asset_videos_input) $(asset_videos_output)

最后更新清除规则，也删除与视频相关的输出。

_clean_:
    @echo Cleaning: $(board_name)
    @rm -rf $(build_root_path)
    # Do not remove gui_generated
    @rm -rf $(asset_images_output)
    @rm -rf $(asset_fonts_output)
    @rm -rf $(asset_texts_output)
    @rm -rf $(asset_videos_output)
    # Create directory to avoid error if it does not exist
    @mkdir -p $(asset_root_path)
    # Remove assets folder if it is empty (i.e. no gui_generated folder)
    @rmdir --ignore-fail-on-non-empty $(asset_root_path)
    # Clean bootloader project
    @$(MAKE) -r -f ExtMem_Boot/gcc/Makefile -s $(MFLAGS) clean

软件变化

添加所有LIBJPEG路径到include路径：

include_paths := $(library_includes) \
    $(foreach comp, $(all_components), $(comp)/include) \
    $(foreach comp, $(cubemx_components), $(comp)/Inc) \
    $(foreach comp, $(touchgfx_generator_components), $(comp)/generated) \
    $(framework_includes) \
    $(cubemx_middlewares_path) \
    $(touchgfx_middlewares_path) \
    $(touchgfx_generator_components) \
    LIBJPEG/Target \
    $(libjpeg_path)/include \
    LIBJPEG/App

必须定义LIBJPEG源路径：

c_source_files := $(call find, $(source_paths),*.c) $(os_source_files) $(board_c_files)
source_files += $(board_cpp_files)

libjpeg_source_path = Middlewares/Third_Party/LibJPEG/source

接下来，所有LIBJPEG源文件必须添加到board_c_files：

board_c_files := \
    $(Drivers_path)/BSP/STM32H750B-DK/stm32h750b_discovery_bus.c \
    $(Drivers_path)/BSP/STM32H750B-DK/stm32h750b_discovery_qspi.c \
    $(Drivers_path)/BSP/STM32H750B-DK/stm32h750b_discovery_sdram.c \
    $(Drivers_path)/BSP/STM32H750B-DK/stm32h750b_discovery_ts.c \
    $(Drivers_path)/BSP/Components/ft5336/ft5336.c \
    $(Drivers_path)/BSP/Components/ft5336/ft5336_reg.c \
    $(Drivers_path)/BSP/Components/mt25tl01g/mt25tl01g.c \
    $(Drivers_path)/BSP/Components/mt48lc4m32b2/mt48lc4m32b2.c \
    $(libjpeg_source_path)/jaricom.c \
    $(libjpeg_source_path)/jcomapi.c \
    $(libjpeg_source_path)/jdapimin.c \
    $(libjpeg_source_path)/jdapistd.c \
    $(libjpeg_source_path)/jdarith.c \
    $(libjpeg_source_path)/jdatasrc.c \
    $(libjpeg_source_path)/jdcoefct.c \
    $(libjpeg_source_path)/jdcolor.c \
    $(libjpeg_source_path)/jddctmgr.c \
    $(libjpeg_source_path)/jdhuff.c \
    $(libjpeg_source_path)/jdinput.c \
    $(libjpeg_source_path)/jdmainct.c \
    $(libjpeg_source_path)/jdmarker.c \
    $(libjpeg_source_path)/jdmaster.c \
    $(libjpeg_source_path)/jdmerge.c \
    $(libjpeg_source_path)/jdpostct.c \
    $(libjpeg_source_path)/jdsample.c \
    $(libjpeg_source_path)/jdtrans.c \
    $(libjpeg_source_path)/jerror.c \
    $(libjpeg_source_path)/jidctflt.c \
    $(libjpeg_source_path)/jidctfst.c \
    $(libjpeg_source_path)/jidctint.c \
    $(libjpeg_source_path)/jmemmgr.c \
    $(libjpeg_source_path)/jmemnobs.c \
    $(libjpeg_source_path)/jquant1.c \
    $(libjpeg_source_path)/jquant2.c \
    $(libjpeg_source_path)/jutils.c \
    LIBJPEG/App/libjpeg.c

然后将LIBJPEG源文件添加到现有的目标文件中，方法与其他中间件源文件相同：

# Start converting paths
object_files := $(object_files:$(touchgfx_path)/%.cpp=$(object_output_path)/touchgfx/%.o)
object_files := $(object_files:%.cpp=$(object_output_path)/%.o)
object_files := $(object_files:$(touchgfx_middlewares_path)/%.c=$(object_output_path)/$(touchgfx_middlewares_path)/%.o)
object_files := $(object_files:$(cubemx_middlewares_path)/%.c=$(object_output_path)/$(cubemx_middlewares_path)/%.o)
object_files := $(object_files:$(libjpeg_source_path)/%.c=$(object_output_path)/$(libjpeg_source_path)/%.o)
object_files := $(object_files:$(Drivers_path)/%.c=$(object_output_path)/Drivers/%.o)
object_files := $(object_files:%.c=$(object_output_path)/%.o)

硬件变化

添加所有JPEG路径到include 路径：

include_paths := $(library_includes) \
    $(foreach comp, $(all_components), $(comp)/include) \
    $(foreach comp, $(cubemx_components), $(comp)/Inc) \
    $(foreach comp, $(touchgfx_generator_components), $(comp)/generated) \
    $(framework_includes) \
    $(cubemx_middlewares_path) \
    $(touchgfx_middlewares_path) \
    $(touchgfx_generator_components) \
    Utilities/JPEG

接下来，所有JPEG源文件必须添加到board_c_files：

board_c_files := \
    $(Drivers_path)/BSP/STM32H750B-DK/stm32h750b_discovery_bus.c \
    $(Drivers_path)/BSP/STM32H750B-DK/stm32h750b_discovery_qspi.c \
    $(Drivers_path)/BSP/STM32H750B-DK/stm32h750b_discovery_sdram.c \
    $(Drivers_path)/BSP/STM32H750B-DK/stm32h750b_discovery_ts.c \
    $(Drivers_path)/BSP/Components/ft5336/ft5336.c \
    $(Drivers_path)/BSP/Components/ft5336/ft5336_reg.c \
    $(Drivers_path)/BSP/Components/mt25tl01g/mt25tl01g.c \
    $(Drivers_path)/BSP/Components/mt48lc4m32b2/mt48lc4m32b2.c \
    Utilities/JPEG/jpeg_utils.c

将视频缓冲区置于外部存储器中

当开发人员使用STM32CubeMX创建新项目时，与生成的项目相关联的链接器脚本不包含TouchGFX使用的任何可能的区域。因此，用于解码MJPEG视频的特定缓冲区被链接器放置在内部flash中，直至开发人员修改他们的链接器脚本，将缓冲区放置到其他地方。如果没有这样的修改，开发人员将会遇到大量内部存储被使用的情况，可能无法容纳大一点的视频缓冲区，比如全屏视频解码所需的缓冲区。

Tip
以下TBS是预先配置好的，可以从外部存储解码视频：STM32F746-DISCO
STM32F769-DISCO
STM32H750-DK

启用视频解码以后，TouchGFX Generator生成用于JPEG解码的RGB缓冲区的定义。该定义是用一个位置指示来实现的，它告诉链接器应该将缓冲区放在哪个部分。如果链接器在链接器脚本中找不到该存储区域，缓冲区将被放在内部存储中。

LOCATION_PRAGMA_NOLOAD("Video_RGB_Buffer")
uint32_t videoRGBBuffer[57600] LOCATION_ATTRIBUTE_NOLOAD("Video_RGB_Buffer");

下面特定于编译器的子章节描述了开发人员可以进行的修改，以实现在SDRAM中放置缓冲区。 Video_RGB_Buffer表示用于视频解码的缓冲区。链接器脚本示例在SDRAM中为TouchGFX帧缓存区保留了一些空间（从0xC0000000开始）。

EWARM
STM32CubeIDE
MDK-ARM

EWARM (IAR)

stm32f746xx_flash.icf

define symbol __ICFEDIT_region_SDRAM_start__   = 0xC00FF000;
define symbol __ICFEDIT_region_SDRAM_end__     = 0xC0700FFF;

define region SDRAM_region    = mem:[from __ICFEDIT_region_SDRAM_start__ to __ICFEDIT_region_SDRAM_end__];

place in SDRAM_region    { first section Video_RGB_Buffer };

链接之后，EWARM\STM32F746G_DISCO\List\STM32F746G_DISCO.map包含Video_RGB_Buffer的以下放置信息：

STM32F746G_DISCO.map

Video_RGB_Buffer        zero     0xc00f'f000   0x3'8400  TouchGFXGeneratedHAL.o [2]
                               - 0xc013'7400   0x3'8400

STM32CubeIDE

STM32F746NGHX_FLASH.ld

MEMORY
{
  ...
  SDRAM      (xrw)    : ORIGIN = 0xC00FF000,   LENGTH = 8M
}

BufferSection (NOLOAD) :
{
  *(Video_RGB_Buffer Video_RGB_Buffer.*)
  *(.gnu.linkonce.r.*)
  . = ALIGN(0x4);
} >SDRAM

编译之后，STM32CubeIDE\Debug\STM32F746G_DISCO.map 包含Video_RGB_Buffer的以下放置信息：

STM32F746G_DISCO.map

BufferSection   0x00000000c00ff000    0x1c200
 *(Video_RGB_Buffer Video_RGB_Buffer.*)
 Video_RGB_Buffer
                0x00000000c00ff000    0x1c200 Application/User/TouchGFX/target/generated/TouchGFXGeneratedHAL.o
                0x00000000c00ff000                videoRGBBuffer

MDK-ARM (Keil)

STM32F746G_DISCO.sct

LR_IROM1 0x08000000 0x00200000  {    ; load region size_region
  ER_IROM1 0x08000000 0x00200000  {  ; load address = execution address
    *.o (RESET, +First)
    *(InRoot$$Sections)
    .ANY (+RO)
  }
  RW_IRAM1 0x20000000 0x00050000  {  ; RW data
    .ANY (+RW +ZI)
  }
  RW_SDRAM 0xC00FF000 UNINIT 0xC0700FFF  {
    *.o (Video_RGB_Buffer)
  }
}

确保在保存视频缓冲区的段中包含UNINIT属性这确保了将内存区域保留为未初始化的数据。链接之后，MDK-ARM\STM32F746G_DISCO\STM32F746G_DISCO.map包含Video_RGB_Buffer的以下放置信息：

STM32F746G_DISCO.map

Video_RGB_Buffer                         0xc00ff000   Section    115200  touchgfxgeneratedhal.o(Video_RGB_Buffer)

Tip

支持RTOS​

main.c

FreeRTOSConfig.h

软件解码​

Caution

视频数据​

Caution

ewarm_project.ewp

硬件解码​

STM32F769-DISCO​

Caution

STM32H750-DK​

Note

FileReader接口​

VideoView.cpp

VideoView.cpp

迁移TBS，以支持视频解码​

常规变更​

软件变化​

硬件变化​

将视频缓冲区置于外部存储器中​

Tip

Further reading

Tip

EWARM (IAR)​

stm32f746xx_flash.icf

STM32F746G_DISCO.map

STM32CubeIDE​

STM32F746NGHX_FLASH.ld

STM32F746G_DISCO.map

MDK-ARM (Keil)​

STM32F746G_DISCO.sct

STM32F746G_DISCO.map

支持RTOS

软件解码

视频数据

硬件解码

STM32F769-DISCO

STM32H750-DK

`FileReader`接口

迁移TBS，以支持视频解码

常规变更

软件变化

硬件变化

将视频缓冲区置于外部存储器中

EWARM (IAR)

STM32CubeIDE

MDK-ARM (Keil)