功能描述
- Flip/ Rotation0 子模块:可以进行水平镜像、垂直镜像、0/ 90/ 180/ 270 度固定角度旋转。
水平镜像、 垂直镜像和固定角度旋转三个功能可分别单独开启,也可同时开启。如果同时开启,水平镜像和垂直镜像旋转功能会在固定角度旋转功能之前生效。
- Rotation1 子模块:可以对图像进行任意角度旋转。任意角度旋转只支持 RGB 格式,不支持 YUV 格式。
关于详细描述,可查看任意角度旋转
- Scaler0 子模块:对特定格式的图像进行缩放。
关于图像缩放的详细说明,可查看图像缩放。
- Porter-Duff Alpha Blending:支持选择不同的叠加系数对图像进行叠加混合。
- Dither 子模块:支持输入 ARGB8888 或者 RGB888 格式,输出 ARGB4444、RGB565、ARGB1555。打开 Dither 功能,可以使图像渐变区域更平滑。
- 格式化输出 (FMT ) 子模块:对接收到的像素按照像素格式的排列要求写入 memory。
GE 使用过程中存在一定限制约束,详情可查看限制条件。
任意角度旋转
由原图到目标图的旋转变换矩阵为:
图像缩放
Scaler0 子模块支持对 RGB 格式图像进行缩放,支持缩放倍数范围为 1/16 ~ 16。
Porter/Duff Alpha Blending
pixel = (source * fs + destination * fd),
sa = source alpha,
da = destination alpha
序号 | Blending 模式 | fs | fd |
---|---|---|---|
0 | NONE(默认) | sa | 1-sa |
1 | CLEAR | 0 | 0 |
2 | SRC | 1 | 0 |
3 | DST | 0 | 1 |
4 | SRC_OVER | 1 | 1-sa |
5 | DST_OVER | 1-da | 1 |
6 | SRC_IN | da | 0 |
7 | DST_IN | 0 | sa |
8 | SRC_OUT | 1-da | 0 |
9 | DST_OUT | 0 | 1-sa |
10 | SRC_ATOP | da | 1-sa |
11 | DST_ATOP | 1-da | sa |
12 | XOR | 1-da | 1-sa |
13 | ADD | 1 | 1 |
基本 2D 加速操作
矩形填充和位块搬移是最基本的 2D 加速操作,其操作方法以及性能如下所示:
-
矩形填充(Fill Rectangle):指定内存中的一块矩形区域,并向矩形区域填充固定颜色,如下图所示:
- Output Image Addr 为要矩形填充图像的基地址
- 坐标 (x_offset, y_offset)
为填充区域相对于基地址的坐标偏移。由软件计算出坐标(x_offset,y_offset)地址 addr 配置给硬件,计算方法如下:
bpp: 每个像素占用的字节(Bytes Per Pixel) addr = output_image_addr + output_image_stride * y_offset + x_offset * bpp
-
位块搬移 (Bit BLT/ Stretch BLT):把内存中源图像的一块矩形区域,搬移到目标图像中的一块矩形区域中。在位块搬移过程中,源图和目标图可以同时进行 alpha blending/CK 操作。
-
原图的矩形区域搬移到目标图的矩形区域中时不进行缩放(Bit BLT),如下图所示:
-
原图的矩形区域搬移到目标图的矩形区域中同时进行放大或者缩小(Stretch BLT),如下图所示:
-
-
性能:GE 的最高工作频率为 150 MHz,开启不同功能的性能如下表所示。
序号 2D 加速操作 性能(关闭 Rotation1) 性能(开启 Rotation1) 0 Fill Rectanle 1 pixel/cycle N/A 1 Blit 0.95 pixel/cycle 0.45 pixel/cycle 2 Stretch BLT 0.7 pixel/cycle N/A -
设 mclk 为 GE 的工作时钟,GE 的性能为 P,则每秒钟可以处理的像素个数为:pixel_num = mclk * P。
- mclk 单位:Hz
- p 单位: pixel/cycle
-
每一帧处理的像素个数 frame_pixel = width * height,当使用 Stretch BLT 功能时,计算输入或者输出中最大图片的像素个数。
-
GE 可以处理的最大帧率 frame per second (fps) = pixel_num ÷ frame_pixel。
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当受到系统实际带宽限制时,可以用分配给 GE 的实际带宽量来计算实际帧率。
-
命令队列 (Command Queue)
命令队列 (Command Queue) 涉及以下几个关键要素:要素 | 说明 |
---|---|
Task | GE 可以执行的最小任务单元,比如一次 blit 操作、一次矩形填充。 |
Batch | 软件控制 GE 的最小单位,是一系列命令的集合,可以包含一个或者多个 Task。 |
Command Queue | 对 Batch 进行管理的命令队列,硬件通过 Command Queue 来读取控制命令。 |
- 采用 Command Queue 时,GE 可以完成多个 Task 后, 才触发一次中断,减少系统调度开销。
不采用 Command Queue 时,GE 每个 task 结束都要触发一次中断。
- 采用 ring buffer 方式实现。
Ring Buffer 的工作流程如下:
- 软件以 Batch 为单位向 CMD Ring Buffer 中写入控制命令。
- 当控制命令写到 CMD Ring Buffer 尾部没有空间时,写地址跳到 CMD Ring Buffer
起始地址。完成此过程需要配给下列硬件信息:
-
CMD Buf Start Address:CMD Ring Buffer 的起始地址
-
CMD Buf End Address: CMD Ring Buffer 的结束地址
-
CMD Buf Address Offset:硬件读取 CMD 的地址相对于 CMD Buf Start Address 的偏移
-
CMD Buf Valid Length: 硬件读取命令的有效长度。
假设有效长度为 length,当硬件读取长度为 length0 ( length0 < length ) 的命令,且 CMD 的读地址大于 CMD Buffer End Address 时,硬件会切换 CMD 读地址到 CMD Buffer Start Address,继续读取长度为 length1 的命令。 此时有效长度 length 由 length0 和 length1 两部分组成,length = length0 + length1。-
Case 0:CMD Ring Buffer 没有回绕
-
Case 1:CMD Ring Buffer 有回绕
-
-
CMD Group 格式
每个 CMD Group 都由 group header 和多个 CMD 共同组成。通过 CMD Group 的方式将设置的命令和 GE 的寄存器建立起映射关系,如下表所示:
group header | 4 bytes (little-endian) |
---|---|
CMD 0 | 4 bytes |
…… | …… |
CMD N | 4 bytes |
-
task end:标记为 1 时,表示当前 Group 为当前 Task 的最后一个 Group。
-
group cmd length:当前 Group 命令的总长度,单位为 byte。由于长度为 4 的倍数,低位 2 bits 固定为 0。
-
group cmd offset:当前 Group 设置的命令,相对于 GE 寄存器的基地址的偏移,单位为 byte。由于 offset 为 4 的倍数,低位 2 bits 固定为 0。
-
CMD 0 ~ N: 由 length 和 group cmd offset 指定的 GE 寄存器的配置。
寄存器名 | 偏移地址 | 寄存器功能描述 |
---|---|---|
GE_CTRL | 0x000 | GE 控制寄存器 |
GE_STATUS | 0x004 | GE 状态寄存器 |
GE_START | 0x008 | GE 启动寄存器 |
GE_RESET | 0x00C | GE 复位寄存器 |
SRC_SURFACE_CTRL | 0x010 | SRC 控制寄存器 |
SRC_SURFACE_INPUT_SIZE | 0x014 | SRC 输入宽高寄存器 |
SRC_SURFACE_STRIDE | 0x018 | SRC 行对齐寄存器 |
SRC_SURFACE_FILL_COLOER | 0x01C | SRC 颜色填充寄存器 |
SRC_SURFACE_ADDR0 | 0x020 | SRC 地址 0 寄存器 |
- | 0x024 | - |
- | 0x028 | - |
- | 0x02C | - |
SRC_GRADIENT_A_STEP | 0x030 | SRC 渐变填充 Alpha 步进寄存器 |
SRC_GRADIENT_R_STEP | 0x034 | SRC 渐变填充 Red 步进寄存器 |
SRC_GRADIENT_G_STEP | 0x038 | SRC 渐变填充 Green 步进寄存器 |
SRC_GRADIENT_B_STEP | 0x03C | SRC 渐变填充 Blue 步进寄存器 |
-
如果 Group 对应 GE 的 0x010、0x014、0x018 三 个寄存器,则:
-
group cmd length:0x0C
-
group cmd offset:0x10
-
task end: 0
group header 4 bytes (little-endian) 0x0010000C CMD 0 4 bytes 映射为寄存器 0x010 CMD 1 4 bytes 映射为寄存器 0x014 CMD 2 4 bytes 映射为寄存器 0x018 -
-
如果 CMD Group 对应 GE 的 0x030、0x034、0x038、0x03C 四个寄存器:
-
group cmd length:0x10
-
group cmd offset:0x30
-
task end: 0
group header 4 bytes (little-endian) 0x00300010 CMD 0 4 bytes 映射为寄存器 0x030 CMD 1 4 bytes 映射为寄存器 0x034 CMD 2 4 bytes 映射为寄存器 0x038 CMD 3 4 bytes 映射为寄存器 0x03C -
-
如果 Group 对应 GE 的 0x030、0x034、0x038、0x03C 四个寄存器,并且当前 Group 为当前 Task 最后一个
Group:
-
group cmd length:0x10
-
group cmd offset:0x30
-
task end: 1
group header 4 bytes (little-endian) 0x00300011 CMD 0 4 bytes 映射为寄存器 0x030 CMD 1 4 bytes 映射为寄存器 0x034 CMD 2 4 bytes 映射为寄存器 0x038 CMD 3 4 bytes 映射为寄存器 0x03C -
限制条件
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任意角度旋转不支持 Dither,不支持 YUV 格式,并且 DST 和 OUT 地址需要一致。
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Scan order 只在 scaler、rot0、rot1 关闭的情况下开启,并且不可以开启 Dither。
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不开启任意角度旋转支持最小 size:1x1(单位为 pixel)。
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开启任意角度旋转支持最小 size:4x4(单位为 pixel)。
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支持最大 size:4096x4096(单位为 pixel)。
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颜色填充模式/渐变填充模式下,不可以开启 scaler、rot0、rot1。
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配置 queue 的 Ring Buffer 的起始地址和总长度需要 128 bytes 对齐。
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任意角度旋转只支持 blending,不支持 color key。
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不支持 YUV 格式