【STM32H7教程】第57章 STM32H7硬件JPEG编解码基础知识和HAL库API

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第57章 STM32H7硬件JPEG编解码基础知识和HAL库API

本章节为大家讲解硬件JPEG，实际项目用到图像显示的地方比较多，有了硬件JPEG可以大大加速JPEG图片显示速度。

57.1 初学者重要提示

57.2 硬件JPEG基础知识

57.3 硬件JPEG的HAL库用法

57.4 源文件stm32h7xx_hal_jpeg.c

57.5 总结

57.1 初学者重要提示

由于硬件JPEG解码后输出的图像格式是YCbCr，所以本章对YCbCr进行了重点介绍。
测试STM32H7硬件JPEG解码800*480图片性能，全部通过SDRAM缓存数据，解码10ms，显示9ms：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=93598 。
JPEG涉及到的知识点还是比较多的，如果想深入了解JPEG的话，可以看本章2.6小节给的参考资料。
本章JPEG相关概念的介绍参考了wiki百科和百度百科。

57.2 硬件JPEG基础知识

对于STM32H7的硬件JPEG了解到以下几点即可：

支持JPEG解码和编码。
对每个像素数据进行编解码只需一个时钟周期。
支持RGB、 YCbCr、YCMK和BW（灰度）图像色彩模型。
编解码时每图像分量8位深度。

57.2.1 JPEG硬件框图

认识一个外设，最好的方式就是看它的框图，方便我们快速地了解JPEG的基本功能，然后再看手册了解细节。框图如下所示：

通过这个框图，我们可以得到如下信息：

JPEG硬件外设支持编码和解码

并且对于输入数据和输出数据都有FIFO支持。

jpeg_hclk

为JPEG内核和寄存器提供时钟。

jpeg_it

JPEG全局中断输出。

jpeg_ift_trg

JPEG输入FIFO阈值信号，可触发MDMA。

jpeg_ifnf_trg

JPEG输入FIFO未满信号，可触发MDMA。

jpeg_oft_trg

JPEG输出FIFO阀值信号，可触发MDMA。

jpeg_ofne_trg

JPEG输出FIFO非空信号，可触发MDMA。

jpeg_oec_trg

JPEG转换结束信号，可触发MDMA。

57.2.2 YCbCr颜色格式

（注，硬件JPEG解码后输出的图像格式是YCbCr，所以有必要了解下）

正如几何上用坐标空间来描述坐标集，而色彩空间用数学方式来描述颜色集。常见的3种色彩模型是RGB，CMYK和YUV。

YCbCr是YUV经过缩放和修改的翻版，只是在表示方法上不同。其中Y是指亮度分量，Cb指蓝色色度分量，而Cr指红色色度分量。人眼对视频的Y分量更敏感，因此通过对色度分量进行子采样来减少色度分量后，人眼察觉不到的图像质量的变化。

在YUV 家族中，YCbCr 是在计算机系统中应用最多的成员，其应用领域广泛，JPEG、MPEG均采用此格式。一般人们所讲的YUV大多是指YCbCr。

57.2.3 YCbCr采样格式

YCbCr有许多取样格式，如YCbCr 4:4:4，YCbCr 4:2:2，YCbCr 4:1:1 和YCbCr 4:2:0。

4:2:0

表示每4个像素有4个亮度分量，2个色度分量 (YYYYCbCr），仅采样奇数扫描线，是便携式视频设备（MPEG-4）以及电视会议（H.263）最常用格式。

4:2:2

表示每4个像素有4个亮度分量，4个色度分量（YYYYCbCrCbCr），是DVD、数字电视、HDTV以及其它消费类视频设备的最常用格式。

4:4:4

表示全像素点阵(YYYYCbCrCbCrCbCrCbCr），用于高质量视频应用、演播室以及专业视频产品。

具体的采样方式如下图所示，以8个像素为一个单元进行采样：

由上面的截图可以了解到：

4:4:4表示Y通道，Cb+Cr通道全部采样。

4:2:2表示Y通道全部采样，而Cb+Cr通道两个像素为一组，统一采用第1个颜色值。

4:2:0表示Y通道全部采样，而Cb+Cr通道四个像素为一组，统一采用第1个颜色值。

下面是整体效果，方便大家更好的理解：

57.2.4 YCbCr的优势

RGB信号作为存储和传输的效率不高，因为它们具有大量冗余信息。而使用YCbCr可以丢弃一些信息以减少带宽，因为人的肉眼对视频的Y分量更敏感，因此通过对色度分量进行子采样来减少色度分量后，肉眼察觉不到的图像质量的变化。了解这种人为缺点，NTSC和PAL等标准大大降低了色度通道的带宽。

57.2.5 YCbCr和RGB互转

为了方便大家更好的了解YCbCr和RGB图像的实际效果，特此搜集整理了两个截图（来自WIKI百科）。下面是图像转YCBCR的效果：四个图，从上到下依次是原始图像，Y通道，Cb通道和Cr通道。

下面是一幅图像分别以R，G，B通道和Y，CB，CR通道的方式展示：

57.2.6 JPEG编解码知识

JPEG涉及到的知识点比较多，这里有之前整理的20多个专题知识点，大家有兴趣可以了解下（不了解也没有关系，不影响使用硬件JPEG外设）：

http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=forumdisplay&fid=12&filter=typeid&typeid=71 。

另外还ST整理的JPEG应用笔记，含中文版：

http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=93516 。

57.3 硬件JPEG的HAL库用法

JPEG的HAL库用法其实就是几个结构体变量成员的配置和使用，然后配置时钟，并根据需要配置NVIC、中断和MDMA。下面我们逐一展开为大家做个说明。

57.3.1 JPEG寄存器结构体JPEG_TypeDef

JPEG相关的寄存器是通过HAL库中的结构体JPEG_TypeDef定义的，在stm32h743xx.h中可以找到它们的具体定义：

typedef struct
{
  __IO uint32_t CONFR0;         
  __IO uint32_t CONFR1;          
  __IO uint32_t CONFR2;        
  __IO uint32_t CONFR3;        
  __IO uint32_t CONFR4;         
  __IO uint32_t CONFR5;       
  __IO uint32_t CONFR6;       
  __IO uint32_t CONFR7;        
  uint32_t  Reserved20[4];      
  __IO uint32_t CR;             
  __IO uint32_t SR;             
  __IO uint32_t CFR;            
  uint32_t  Reserved3c;        
  __IO uint32_t DIR;          
  __IO uint32_t DOR;            
  uint32_t  Reserved48[2];      
  __IO uint32_t QMEM0[16];     
  __IO uint32_t QMEM1[16];       
  __IO uint32_t QMEM2[16];      
  __IO uint32_t QMEM3[16];       
  __IO uint32_t HUFFMIN[16];    
  __IO uint32_t HUFFBASE[32];   
  __IO uint32_t HUFFSYMB[84];   
  __IO uint32_t DHTMEM[103];   
  uint32_t  Reserved4FC;      
  __IO uint32_t HUFFENC_AC0[88]; 
  __IO uint32_t HUFFENC_AC1[88]; 
  __IO uint32_t HUFFENC_DC0[8];  
  __IO uint32_t HUFFENC_DC1[8]; 
} JPEG_TypeDef;

__IO表示volatile, 这是标准C语言中的一个修饰字，表示这个变量是非易失性的，编译器不要将其优化掉。core_m7.h 文件定义了这个宏：

#define     __O     volatile             /*!< Defines 'write only' permissions */
#define     __IO    volatile             /*!< Defines 'read / write' permissions */

下面我们再看JPEG的定义，在stm32h743xx.h文件。

#define PERIPH_BASE           ((uint32_t)0x40000000)
#define D1_AHB1PERIPH_BASE    (PERIPH_BASE + 0x12000000)
#define JPEG                  ((JPEG_TypeDef *) JPGDEC_BASE)
#define JPGDEC_BASE           (D1_AHB1PERIPH_BASE + 0x3000) <----- 展开这个宏，(JPEG_TypeDef *) 0x52003000

我们访问JPEG的CR寄存器可以采用这种形式：JPEG->CR = 0。

57.3.2 JPEG的编解码参数结构体JPEG_ConfTypeDef

此结构体用于JPEG的编解码参数，具体定义如下：

typedef struct
{
  uint8_t  ColorSpace;               
  uint8_t  ChromaSubsampling;        
  uint32_t ImageHeight;              
  uint32_t ImageWidth;             
  uint8_t  ImageQuality;               
}JPEG_ConfTypeDef;

下面将这几个参数逐一为大家做个说明：

uint8_t ColorSpace

此参数用于设置输出数据流中的量化表，具体支持的参数如下：

#define JPEG_GRAYSCALE_COLORSPACE     ((uint32_t)0x00000000U)    /* 灰度（1 个量化表）*/
#define JPEG_YCBCR_COLORSPACE         JPEG_CONFR1_COLORSPACE_0   /* YUV（2 个量化表） */
#define JPEG_CMYK_COLORSPACE          JPEG_CONFR1_COLORSPACE     /* CMYK（4 个量化表）*/

uint8_t ChromaSubsampling

此参数用于色度子采样，具体支持的参数如下：

#define JPEG_444_SUBSAMPLING     ((uint32_t)0x00000000U)   /* 4:4:4 */
#define JPEG_420_SUBSAMPLING     ((uint32_t)0x00000001U)   /* 4:2:0 */
#define JPEG_422_SUBSAMPLING     ((uint32_t)0x00000002U)   /* 4:2:2 */

uint32_t ImageHeight

此参数用于图像高度。

uint32_t ImageWidth

此参数用于图像宽度。

uint8_t ImageQuality

此参数用于图像质量，参数范围1 – 100，1最差，100最好。

57.3.3 JPEG结构体句柄JPEG_HandleTypeDef

HAL库在JPEG_TypeDef， JPEG_ConfTypeDef的基础上封装了一个结构体JPEG_HandleTypeDef，定义如下：

typedef struct
{
  JPEG_TypeDef             *Instance;        
  JPEG_ConfTypeDef         Conf;             
  uint8_t                  *pJpegInBuffPtr; 
  uint8_t                  *pJpegOutBuffPtr; 
  __IO uint32_t            JpegInCount;      
  __IO uint32_t            JpegOutCount;     
  uint32_t                 InDataLength;     
  uint32_t                 OutDataLength;     
  MDMA_HandleTypeDef        *hdmain;         
  MDMA_HandleTypeDef        *hdmaout;        
  uint8_t                  CustomQuanTable; 
  uint8_t                  *QuantTable0;   
  uint8_t                  *QuantTable1;    
  uint8_t                  *QuantTable2;    
  uint8_t                  *QuantTable3;          
  HAL_LockTypeDef          Lock;            
  __IO  HAL_JPEG_STATETypeDef State;         
  __IO  uint32_t           ErrorCode;      
  __IO uint32_t Context;                    
}JPEG_HandleTypeDef;

下面将这几个参数逐一做个说明。

JPEG_TypeDef *Instance

这个参数是寄存器的例化，方便操作寄存器，详见本章3.1小节。

JPEG_ConfTypeDef Conf

这个参数是用户接触较多的，用于JPEG的编解码参数，详见本章3.2小节。

uint8_t *pJpegInBuffPtr

JPEG编解码输入缓冲地址

uint8_t *pJpegOutBuffPtr

JPEG编解码输出缓冲地址

__IO uint32_t JpegInCount

JPEG内部输入计数。

__IO uint32_t JpegOutCount

JPEG内部输出计数。

uint32_t InDataLength

JPEG输入缓冲区长度，单位字节

uint32_t OutDataLength

JPEG输出缓冲区长度，单位字节。

MDMA_HandleTypeDef *hdmain
MDMA_HandleTypeDef *hdmaout

MDMA句柄结构体指针变量，用于关联JPEG句柄，方便调用。

uint8_t CustomQuanTable

如果此参数设置为1，将使用用户设置的量化表。

uint8_t *QuantTable0;
uint8_t *QuantTable1;
uint8_t *QuantTable2;
uint8_t *QuantTable3;

指定量化表地址。

HAL_LockTypeDef Lock
__IO HAL_JPEG_STATETypeDef State
__IO uint32_t ErrorCode

这三个变量主要供函数内部使用。Lock用于设置锁状态，State用于设置JPEG状态，而ErrorCode用于配置代码错误。

__IO uint32_t Context

JPEG上下文。

57.3.4 JPEG初始化流程总结

使用方法由HAL库提供：

第1步：调用函数HAL_JPEG_Init进行初始化，但这个函数不需要初始化参数。

如果是JPEG编码，可以通过函数HAL_JPEG_ConfigEncoding设置JPEG图像的质量参数，质量越高，生成的JPEG文件越大、

第2步：调用编解码函数

查询式编解码函数

HAL_JPEG_Encode

HAL_JPEG_Decode

中断方式

HAL_JPEG_Encode_IT

HAL_JPEG_Decode_IT

DMA方式

HAL_JPEG_Encode_DMA

HAL_JPEG_Decode_DMA

第4步：如果用户之前的数据已经处理完毕，需要插入新数据，会调用函数HAL_JPEG_GetDataCallback

（1）如果新的数据已经准备好，需要调用函数HAL_JPEG_ConfigInputBuffer。如果新的数据没有准备好，需要等待插入新数据时，可以调用函数HAL_JPEG_Pause（参数XferSelection被设置为JPEG_PAUSE_RESUME_INPUT），待数据准备好后，可以调用HAL_JPEG_ConfigInputBuffer设置新的输入缓冲和大小，然后调用函数HAL_JPEG_Resume恢复JPEG编解码。

如果编解码的数据已经处理完毕，可以调用函数HAL_JPEG_ConfigInputBuffer设置InDataLength参数为0（此函数是在回调函数HAL_JPEG_GetDataCallback里面被调用的）。

（2）函数HAL_JPEG_ConfigInputBuffer/HAL_JPEG_Pause/HAL_JPEG_Resume的工作机制允许应用程序以块为单位提供输入数据。如果新的数据块未准备好，可以调用函数HAL_JPEG_Pause暂停输入，待数据准备好后，可以调用HAL_JPEG_ConfigInputBuffer设置新的输入缓冲和大小，然后调用函数HAL_JPEG_Resume恢复JPEG编解码。

（3）新的数据块准备好后，可以在回调函数HAL_JPEG_GetDataCallback外面调用HAL_JPEG_ConfigInputBuffer 和 HAL_JPEG_Resume，但是为了保持数据一致性问题，务必在回调函数HAL_JPEG_GetDataCallback里面调用HAL_JPEG_Resume。

第5步：输出缓冲区填充了给定大小的数据后，会调用回调函数HAL_JPEG_DataReadyCallback

（1）如果有数据空间存储新数据块，需要调用函数HAL_JPEG_ConfigOutputBuffer配置新存储位置。如果没有数据空间存储新数据块，需要等待有数据空间可用时，可以调用函数HAL_JPEG_Pause（参数XferSelection被设置为JPEG_PAUSE_RESUME_INPUT），待有数据空间可用时，可以调用HAL_JPEG_ConfigOutputBuffe设置新的输出缓冲，然后调用函数HAL_JPEG_Resume恢复JPEG编解码。

（2）函数HAL_JPEG_ConfigOutputBuffe/HAL_JPEG_Pause/HAL_JPEG_Resume的工作机制允许应用程序以块为单位接收数据。当接收到数据块时，应用程序可以暂停JPEG输出来处理这些数据，比如解码时YCbCr转RGB或者编码时数据存储。

（3）新的数据空间准备好后，可以在回调函数HAL_JPEG_DataReadyCallback外面调用HAL_JPEG_ConfigOutputBuffer和 HAL_JPEG_Resume，但是为了保持数据一致性问题，务必在回调函数HAL_JPEG_DataReadyCallback里面调用HAL_JPEG_Resume。

第6步：其它相关函数

JPEG解码时，如果解码成功，会调用回调函数HAL_JPEG_InfoReadyCallback。
JPEG编码操作结束后会调用回调函数HAL_JPEG_EncodeCpltCallback。
JPEG解码操作结束后，会调用回调函数HAL_JPEG_DecodeCpltCallback。
操作过程中出现错误，会调用回调函数HAL_JPEG_ErrorCallback，用户可以调用函数HAL_JPEG_GetError获取错误类型。
HAL JPEG默认使用的是ISO/IEC 10918-1规格量化表，如果要修改，可以调用函数HAL_JPEG_SetUserQuantTables实现。
通过函数HAL_JPEG_GetState可以获取JPEG状态。

57.4 源文件stm32h7xx_hal_jpeg.c

这里把我们把如下几个常用到的函数做个说明：

HAL_JPEG_Init
HAL_JPEG_GetInfo
HAL_JPEG_Decode_DMA
HAL_JPEG_ConfigInputBuffer
HAL_JPEG_ConfigOutputBuffer

57.4.1 函数HAL_JPEG_Init

函数原型：

HAL_StatusTypeDef HAL_JPEG_Init(JPEG_HandleTypeDef *hjpeg)
{
  uint32_t acLum_huffmanTableAddr = (uint32_t)(&JPEG_ACLUM_HuffTable);
  uint32_t dcLum_huffmanTableAddr = (uint32_t)(&JPEG_DCLUM_HuffTable);
  uint32_t acChrom_huffmanTableAddr = (uint32_t)(&JPEG_ACCHROM_HuffTable);
  uint32_t dcChrom_huffmanTableAddr = (uint32_t)(&JPEG_DCCHROM_HuffTable);
  
  /* 检测句柄是否有效 */
  if(hjpeg == NULL)
  {
    return HAL_ERROR;
  }

  if(hjpeg->State == HAL_JPEG_STATE_RESET)
  {
    hjpeg->Lock = HAL_UNLOCKED;

     /* 初始化GPIO，NVIC等 */
    HAL_JPEG_MspInit(hjpeg);
  }
  
  /* 设置JPEG状态 */
  hjpeg->State = HAL_JPEG_STATE_BUSY;
  
  /* 使能JPEG  */
  __HAL_JPEG_ENABLE(hjpeg);
  
  /* 关闭JPEG编解码处理 */
  hjpeg->Instance->CONFR0 &=  ~JPEG_CONFR0_START;
  
  /* 关闭JPEG所有中断 */
  __HAL_JPEG_DISABLE_IT(hjpeg,JPEG_INTERRUPT_MASK);
  
  /* 清空输入输入FIFO缓冲 */
  hjpeg->Instance->CR |= JPEG_CR_IFF;
  hjpeg->Instance->CR |= JPEG_CR_OFF;  
  
  /* 清除所有标志 */
  __HAL_JPEG_CLEAR_FLAG(hjpeg,JPEG_FLAG_ALL);
  
  /* 初始化默认的量化表 */
  hjpeg->QuantTable0 = (uint8_t *)((uint32_t)JPEG_LUM_QuantTable);
  hjpeg->QuantTable1 = (uint8_t *)((uint32_t)JPEG_CHROM_QuantTable);
  hjpeg->QuantTable2 = NULL;
  hjpeg->QuantTable3 = NULL;
   
  /* 初始化默认的霍夫曼表 */
  if(JPEG_Set_HuffEnc_Mem(hjpeg, (JPEG_ACHuffTableTypeDef *)acLum_huffmanTableAddr, (JPEG_DCHuffTableTypeDef *)dcLum_huffmanTableAddr, (JPEG_ACHuffTableTypeDef *)acChrom_huffmanTableAddr, (JPEG_DCHuffTableTypeDef *)dcChrom_huffmanTableAddr) != HAL_OK)
  {
    hjpeg->ErrorCode = HAL_JPEG_ERROR_HUFF_TABLE;
    
    return HAL_ERROR;
  }
  
  /* 使能文件头处理 */
  hjpeg->Instance->CONFR1 |= JPEG_CONFR1_HDR;
  
  /* 复位JPEG输入输出计数 */
  hjpeg->JpegInCount = 0;
  hjpeg->JpegOutCount = 0;
  
  /* 设置JPEG就绪 */
  hjpeg->State = HAL_JPEG_STATE_READY;
  
  /* 设置无错误 Reset the JPEG ErrorCode */
  hjpeg->ErrorCode = HAL_JPEG_ERROR_NONE;
  
  /* 清除上下文 */
  hjpeg->Context = 0;
  
  /* 返回HAL_OK */
  return HAL_OK;
}

函数描述：

此函数用于初始化JPEG。

函数参数：

第1个参数是JPEG_HandleTypeDef类型结构体指针变量，用于配置要初始化的参数，结构体变量成员的详细介绍看本章3.3小节。
返回值，返回HAL_ERROR表示配置失败，HAL_OK表示配置成功，HAL_BUSY表示忙（操作中），HAL_TIMEOUT表示时间溢出。

注意事项：

函数HAL_JPEG_MspInit用于初始化JPEG的底层时钟、NVIC等功能。需要用户自己在此函数里面实现具体的功能。由于这个函数是弱定义的，允许用户在工程其它源文件里面重新实现此函数。当然，不限制一定要在此函数里面实现，也可以像早期的标准库那样，用户自己初始化即可，更灵活些。
如果形参hjpeg的结构体成员State没有做初始状态，这个地方就是个坑。特别是用户搞了一个局部变量JPEG_HandleTypeDef JpegHandle。

对于局部变量来说，这个参数就是一个随机值，如果是全局变量还好，一般MDK和IAR都会将全部变量初始化为0，而恰好这个 HAL_JPEG_STATE_RESET = 0x00U。

解决办法有三

方法1：用户自己初始JPEG底层。

方法2：定义JPEG_HandleTypeDef JpegHandle为全局变量。

方法3：下面的方法

if(HAL_JPEG_DeInit(&JpegHandle) != HAL_OK)
{
    Error_Handler();
}  
if(HAL_JPEG_Init(&Dma2dHandle) != HAL_OK)
{
    Error_Handler();
}

使用举例：

JPEG_HandleTypeDef    JPEG_Handle;
JPEG_Handle.Instance = JPEG;
HAL_JPEG_Init(&JPEG_Handle);

57.4.2 函数HAL_JPEG_GetInfo

函数原型：

HAL_StatusTypeDef HAL_JPEG_GetInfo(JPEG_HandleTypeDef *hjpeg, JPEG_ConfTypeDef *pInfo)
{
  uint32_t yblockNb, cBblockNb, cRblockNb;
  
  /* 检测句柄是否有效 */
  if((hjpeg == NULL) || (pInfo == NULL))
  {
    return HAL_ERROR;
  }
  
  /* 读取配置参数 */
  if((hjpeg->Instance->CONFR1 & JPEG_CONFR1_NF) == JPEG_CONFR1_NF_1)
  {
    pInfo->ColorSpace = JPEG_YCBCR_COLORSPACE;    
  }    
  else if((hjpeg->Instance->CONFR1 & JPEG_CONFR1_NF) == 0)
  {
    pInfo->ColorSpace = JPEG_GRAYSCALE_COLORSPACE;
  }
  else if((hjpeg->Instance->CONFR1 & JPEG_CONFR1_NF) == JPEG_CONFR1_NF)
  {
    pInfo->ColorSpace = JPEG_CMYK_COLORSPACE;    
  }
  
  pInfo->ImageHeight = (hjpeg->Instance->CONFR1 & 0xFFFF0000U) >> 16;
  pInfo->ImageWidth  = (hjpeg->Instance->CONFR3 & 0xFFFF0000U) >> 16;
  
  if((pInfo->ColorSpace == JPEG_YCBCR_COLORSPACE) || (pInfo->ColorSpace == JPEG_CMYK_COLORSPACE))
  {
    yblockNb  = (hjpeg->Instance->CONFR4 & JPEG_CONFR4_NB) >> 4;
    cBblockNb = (hjpeg->Instance->CONFR5 & JPEG_CONFR5_NB) >> 4;
    cRblockNb = (hjpeg->Instance->CONFR6 & JPEG_CONFR6_NB) >> 4;
    
    if((yblockNb == 1) && (cBblockNb == 0) && (cRblockNb == 0))
    {
      pInfo->ChromaSubsampling = JPEG_422_SUBSAMPLING; /*16x8 block*/
    }
    else if((yblockNb == 0) && (cBblockNb == 0) && (cRblockNb == 0))
    {
      pInfo->ChromaSubsampling = JPEG_444_SUBSAMPLING;
    }
    else if((yblockNb == 3) && (cBblockNb == 0) && (cRblockNb == 0))
    {
      pInfo->ChromaSubsampling = JPEG_420_SUBSAMPLING;
    }
    else /* 默认是 4:4:4*/
    {
      pInfo->ChromaSubsampling = JPEG_444_SUBSAMPLING;
    } 
  }
  else 
  {
    pInfo->ChromaSubsampling = JPEG_444_SUBSAMPLING;
  }
  
  pInfo->ImageQuality = JPEG_GetQuality(hjpeg);
  
  /* 返回HAL_OK */
  return HAL_OK;
}

函数描述：

此函数主要用于解码JPEG时获取相关图像信息，比如图像质量，图像长宽等。

函数参数：

第1个参数是JPEG_HandleTypeDef类型结构体指针变量，用于配置要初始化的参数，结构体变量成员的详细介绍看本章3.3小节。
第2个参数是JPEG_ConfTypeDef类型结构体指针变量，用于获取JPEG的配置信息，结构体变量成员的详细介绍看本章3.2小
返回值，返回HAL_ERROR表示配置失败，HAL_OK表示配置成功，HAL_BUSY表示忙（操作中），HAL_TIMEOUT表示时间溢出。

使用举例：

JPEG_HandleTypeDef    JPEG_Handle;
JPEG_ConfTypeDef      JPEG_Info;

HAL_JPEG_GetInfo(&JPEG_Handle, &JPEG_Info);

57.4.3 函数HAL_JPEG_Decode_DMA

函数原型：

HAL_StatusTypeDef  HAL_JPEG_Decode_DMA(JPEG_HandleTypeDef *hjpeg ,uint8_t *pDataIn ,uint32_t InDataLength ,uint8_t *pDataOutMCU ,uint32_t OutDataLength)
{
  /* 检测参数 */
  assert_param((InDataLength >= 4));
  assert_param((OutDataLength >= 4));
  
  /* 检测参数 */
  if((hjpeg == NULL) || (pDataIn == NULL) || (pDataOutMCU == NULL))
  {
    return HAL_ERROR;
  }
  
  /* 上锁 */
  __HAL_LOCK(hjpeg);
  
  if(hjpeg->State == HAL_JPEG_STATE_READY)
  {
    /* 设置JPEG忙 */
    hjpeg->State = HAL_JPEG_STATE_BUSY_DECODING;
    
    /* 设置JPEG上下文，工作在DMA界面状态 */
    hjpeg->Context &= ~(JPEG_CONTEXT_OPERATION_MASK | JPEG_CONTEXT_METHOD_MASK);
    hjpeg->Context |= (JPEG_CONTEXT_DECODE | JPEG_CONTEXT_DMA);         
    
    /* 设置输入输出缓冲地址和大小 */
    hjpeg->pJpegInBuffPtr = pDataIn;
    hjpeg->pJpegOutBuffPtr = pDataOutMCU;
    hjpeg->InDataLength = InDataLength;
    hjpeg->OutDataLength = OutDataLength;
    
    /* 复位输入输出缓冲计数 */
    hjpeg->JpegInCount = 0;    
    hjpeg->JpegOutCount = 0;    
    
    /* 初始化解码处理 */
    JPEG_Init_Process(hjpeg);
    
    /* 启动JPEG解码处理，使用DMA方式 */
    JPEG_DMA_StartProcess(hjpeg);
    
  }
  else
  {
    /* 解锁 */
    __HAL_UNLOCK(hjpeg);
    
    return HAL_BUSY;
  }

  /* 返回HAL_OK */
  return HAL_OK;
}

函数描述：

此函数用于启动JPEG的DMA方式解码。

函数参数：

第1个参数是JPEG_HandleTypeDef类型结构体指针变量，用于配置要初始化的参数，结构体变量成员的详细介绍看本章3.3小节。
第2个参数是输入数据缓冲地址。
第3个参数输入数据大小，单位字节。
第4个参数是输出缓冲地址。
第5个参数是输出缓冲大小，单位字节。
返回值，返回HAL_ERROR表示配置失败，HAL_OK表示配置成功，HAL_BUSY表示忙（操作中），HAL_TIMEOUT表示时间溢出。

使用举例：

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: JPEG_Decode_DMA
*    功能说明: JPEG解码
*    形    参: hjpeg               JPEG_HandleTypeDef句柄指针
*             FrameSourceAddress  数据地址
*             FrameSize           数据大小
*             DestAddress         目的数据地址
*    返 回 值: HAL_ERROR表示配置失败，HAL_OK表示配置成功
*             HAL_BUSY表示忙（操作中），HAL_TIMEOUT表示时间溢出
*********************************************************************************************************
*/
uint32_t JPEG_Decode_DMA(JPEG_HandleTypeDef *hjpeg, uint32_t FrameSourceAddress ,uint32_t FrameSize, uint32_t DestAddress)
{
    JPEGSourceAddress =  FrameSourceAddress ;
    FrameBufferAddress = DestAddress;
    Input_frameIndex = 0;
    Input_frameSize = FrameSize;

    /* 设置标志，0表示开始解码，1表示解码完成 */
    Jpeg_HWDecodingEnd = 0;

    /* 启动JPEG解码 */
    HAL_JPEG_Decode_DMA(hjpeg ,(uint8_t *)JPEGSourceAddress ,CHUNK_SIZE_IN ,
(uint8_t *)FrameBufferAddress ,CHUNK_SIZE_OUT);

    return HAL_OK;
}

57.4.4 函数HAL_JPEG_ConfigInputBuffer

函数原型：

void HAL_JPEG_ConfigInputBuffer(JPEG_HandleTypeDef *hjpeg, uint8_t *pNewInputBuffer, uint32_t InDataLength)
{
  hjpeg->pJpegInBuffPtr =  pNewInputBuffer;
  hjpeg->InDataLength = InDataLength;
}

函数描述：

此函数用于配置编解码输入缓冲地址和数据大小。

函数参数：

第1个参数是JPEG_HandleTypeDef类型结构体指针变量，用于配置要初始化的参数，结构体变量成员的详细介绍看本章3.3小节。
第2个参数是输入缓冲地址。
第3个参数是输入缓冲大小，单位字节。
返回值，返回HAL_ERROR表示配置失败，HAL_OK表示配置成功，HAL_BUSY表示忙（操作中），HAL_TIMEOUT表示时间溢出。

使用举例：

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: HAL_JPEG_GetDataCallback
*    功能说明: JPEG回调函数，用于从输入地址获取新数据继续解码
*    形    参: hjpeg          JPEG_HandleTypeDef 句柄指针
*             NbDecodedData  上一轮已经解码的数据大小，单位字节  
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void HAL_JPEG_GetDataCallback(JPEG_HandleTypeDef *hjpeg, uint32_t NbDecodedData)
{
    uint32_t inDataLength; 
    
    /* 更新已经解码的数据大小 */
    Input_frameIndex += NbDecodedData;
    
    /* 如果当前已经解码的数据小于总文件大小，继续解码 */
    if( Input_frameIndex < Input_frameSize)
    {
        /* 更新解码数据位置 */
        JPEGSourceAddress = JPEGSourceAddress + NbDecodedData;

        /* 更新下一轮要解码的数据大小 */
        if((Input_frameSize - Input_frameIndex) >= CHUNK_SIZE_IN)
        {
            inDataLength = CHUNK_SIZE_IN;
        }
        else
        {
            inDataLength = Input_frameSize - Input_frameIndex;
        }    
    }
    else
    {
        inDataLength = 0; 
    }
    
    /* 更新输入缓冲 */
    HAL_JPEG_ConfigInputBuffer(hjpeg,(uint8_t *)JPEGSourceAddress, inDataLength);    
}

57.4.5 函数HAL_JPEG_ConfigOutputBuffer

函数原型：

void HAL_JPEG_ConfigOutputBuffer(JPEG_HandleTypeDef *hjpeg, uint8_t *pNewOutputBuffer, uint32_t OutDataLength)
{
  hjpeg->pJpegOutBuffPtr = pNewOutputBuffer;
  hjpeg->OutDataLength = OutDataLength;  
}

函数描述：

此函数用于配置编解码输出缓冲地址和数据大小。

函数参数：

第1个参数是JPEG_HandleTypeDef类型结构体指针变量，用于配置要初始化的参数，结构体变量成员的详细介绍看本章3.3小节。
第2个参数是输出缓冲地址。
第3个参数是输出缓冲大小，单位字节。
返回值，返回HAL_ERROR表示配置失败，HAL_OK表示配置成功，HAL_BUSY表示忙（操作中），HAL_TIMEOUT表示时间溢出。

使用举例：

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: HAL_JPEG_DataReadyCallback
*    功能说明: JPEG回调函数，用于输出缓冲地址更新
*    形    参: hjpeg         JPEG_HandleTypeDef 句柄指针
*             pDataOut      输出数据缓冲
*             OutDataLength 输出数据大小，单位字节
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void HAL_JPEG_DataReadyCallback (JPEG_HandleTypeDef *hjpeg, uint8_t *pDataOut, uint32_t OutDataLength)
{
    /* 更新JPEG输出地址 */  
    FrameBufferAddress += OutDataLength;

    HAL_JPEG_ConfigOutputBuffer(hjpeg, (uint8_t *)FrameBufferAddress, CHUNK_SIZE_OUT); 
}

57.5 总结

本章节就为大家讲解这么多，JPEG功能用到的地方还是比较多的，建议熟练使用。

posted @ 2020-02-19 14:01 硬汉嵌入式阅读(1864) 评论(0) 编辑收藏举报

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嵌入式系统

【STM32H7教程】第57章 STM32H7硬件JPEG编解码基础知识和HAL库API

第57章 STM32H7硬件JPEG编解码基础知识和HAL库API

57.1 初学者重要提示

57.2 硬件JPEG基础知识

57.2.1 JPEG硬件框图

57.2.2 YCbCr颜色格式

57.2.3 YCbCr采样格式

57.2.4 YCbCr的优势

57.2.5 YCbCr和RGB互转

57.2.6 JPEG编解码知识

57.3 硬件JPEG的HAL库用法

57.3.1 JPEG寄存器结构体JPEG_TypeDef

57.3.2 JPEG的编解码参数结构体JPEG_ConfTypeDef

57.3.3 JPEG结构体句柄JPEG_HandleTypeDef

57.3.4 JPEG初始化流程总结

57.4 源文件stm32h7xx_hal_jpeg.c

57.4.1 函数HAL_JPEG_Init

57.4.2 函数HAL_JPEG_GetInfo

57.4.3 函数HAL_JPEG_Decode_DMA

57.4.4 函数HAL_JPEG_ConfigInputBuffer

57.4.5 函数HAL_JPEG_ConfigOutputBuffer

57.5 总结

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