ARM+FPGA开发板基于FFMPEG的网络视频播放终端

• 关键词：米尔,ARM,FPGA
• 摘要：米尔这款ARM+fpga开发板具备高性能的ARM MPU+多媒体能力，采用i.MX 8M Mini+Artix-7处理器，特别适合多媒体终端开发。本篇就体验搭建ffmpeg开发环境，并进行性能测试，进行视频播放，演示网络视频播放器等。

01.前言  

米尔这款ARM+fpga开发板具备高性能的ARM MPU+多媒体能力，采用i.MX 8M Mini+Artix-7处理器，特别适合多媒体终端开发。本篇就体验搭建ffmpeg开发环境，并进行性能测试，进行视频播放，演示网络视频播放器等。

02.编译过程

交叉编译

下载代码

git clone https://github.com/FFmpeg/FFmpeg.git

cd FFmpeg/

交叉编译

./configure --cross-prefix=aarch64-linux-gnu- --enable-cross-compile --target-os=linux --cc=aarch64-linux-gnu-gcc --arch=arm64 --prefix=/home/lhj/opt/ffmpeg/board --enable-ffmpeg --disable-armv5te --disable-armv6 --disable-armv6t2

WARNING: aarch64-linux-gnu-pkg-config not found, library detection may fail.

make

make install

生成文件如下

•

lhj@lhj:~/FFmpeg$ tree /home/lhj/opt/ffmpeg/board/

/home/lhj/opt/ffmpeg/board/

|-- bin

|   |-- ffmpeg

|   `-- ffprobe

|-- include

|   |-- libavcodec

|   |   |-- ac3_parser.h

|   |   |-- adts_parser.h

|   |   |-- avcodec.h

|   |   |-- avdct.h

|   |   |-- avfft.h

|   |   |-- bsf.h

|   |   |-- codec.h

|   |   |-- codec_desc.h

|   |   |-- codec_id.h

|   |   |-- codec_par.h

|   |   |-- d3d11va.h

|   |   |-- defs.h

|   |   |-- dirac.h

|   |   |-- dv_profile.h

|   |   |-- dxva2.h

|   |   |-- jni.h

|   |   |-- mediacodec.h

|   |   |-- packet.h

|   |   |-- qsv.h

|   |   |-- vdpau.h

|   |   |-- version.h

|   |   |-- version_major.h

|   |   |-- videotoolbox.h

|   |   |-- vorbis_parser.h

|   |   `-- xvmc.h

|   |-- libavdevice

|   |   |-- avdevice.h

|   |   |-- version.h

|   |   `-- version_major.h

|   |-- libavfilter

|   |   |-- avfilter.h

|   |   |-- buffersink.h

|   |   |-- buffersrc.h

|   |   |-- version.h

|   |   `-- version_major.h

|   |-- libavformat

|   |   |-- avformat.h

|   |   |-- avio.h

|   |   |-- version.h

|   |   `-- version_major.h

|   |-- libavutil

|   |   |-- adler32.h

|   |   |-- aes.h

|   |   |-- aes_ctr.h

|   |   |-- ambient_viewing_environment.h

|   |   |-- attributes.h

|   |   |-- audio_fifo.h

|   |   |-- avassert.h

|   |   |-- avconfig.h

|   |   |-- avstring.h

|   |   |-- avutil.h

|   |   |-- base64.h

|   |   |-- blowfish.h

|   |   |-- bprint.h

|   |   |-- bswap.h

|   |   |-- buffer.h

|   |   |-- camellia.h

|   |   |-- cast5.h

|   |   |-- channel_layout.h

|   |   |-- common.h

|   |   |-- cpu.h

|   |   |-- crc.h

|   |   |-- csp.h

|   |   |-- des.h

|   |   |-- detection_bbox.h

|   |   |-- dict.h

|   |   |-- display.h

|   |   |-- dovi_meta.h

|   |   |-- downmix_info.h

|   |   |-- encryption_info.h

|   |   |-- error.h

|   |   |-- eval.h

|   |   |-- ffversion.h

|   |   |-- fifo.h

|   |   |-- file.h

|   |   |-- film_grain_params.h

|   |   |-- frame.h

|   |   |-- hash.h

|   |   |-- hdr_dynamic_metadata.h

|   |   |-- hdr_dynamic_vivid_metadata.h

|   |   |-- hmac.h

|   |   |-- hwcontext.h

|   |   |-- hwcontext_cuda.h

|   |   |-- hwcontext_d3d11va.h

|   |   |-- hwcontext_drm.h

|   |   |-- hwcontext_dxva2.h

|   |   |-- hwcontext_mediacodec.h

|   |   |-- hwcontext_opencl.h

|   |   |-- hwcontext_qsv.h

|   |   |-- hwcontext_vaapi.h

|   |   |-- hwcontext_vdpau.h

|   |   |-- hwcontext_videotoolbox.h

|   |   |-- hwcontext_vulkan.h

|   |   |-- imgutils.h

|   |   |-- intfloat.h

|   |   |-- intreadwrite.h

|   |   |-- lfg.h

|   |   |-- log.h

|   |   |-- lzo.h

|   |   |-- macros.h

|   |   |-- mastering_display_metadata.h

|   |   |-- mathematics.h

|   |   |-- md5.h

|   |   |-- mem.h

|   |   |-- motion_vector.h

|   |   |-- murmur3.h

|   |   |-- opt.h

|   |   |-- parseutils.h

|   |   |-- pixdesc.h

|   |   |-- pixelutils.h

|   |   |-- pixfmt.h

|   |   |-- random_seed.h

|   |   |-- rational.h

|   |   |-- rc4.h

|   |   |-- replaygain.h

|   |   |-- ripemd.h

|   |   |-- samplefmt.h

|   |   |-- sha.h

|   |   |-- sha512.h

|   |   |-- spherical.h

|   |   |-- stereo3d.h

|   |   |-- tea.h

|   |   |-- threadmessage.h

|   |   |-- time.h

|   |   |-- timecode.h

|   |   |-- timestamp.h

|   |   |-- tree.h

|   |   |-- twofish.h

|   |   |-- tx.h

|   |   |-- uuid.h

|   |   |-- version.h

|   |   |-- video_enc_params.h

|   |   `-- xtea.h

|   |-- libswresample

|   |   |-- swresample.h

|   |   |-- version.h

|   |   `-- version_major.h

|   `-- libswscale

|       |-- swscale.h

|       |-- version.h

|       `-- version_major.h

|-- lib

|   |-- libavcodec.a

|   |-- libavdevice.a

|   |-- libavfilter.a

|   |-- libavformat.a

|   |-- libavutil.a

|   |-- libswresample.a

|   |-- libswscale.a

|   `-- pkgconfig

|       |-- libavcodec.pc

|       |-- libavdevice.pc

|       |-- libavfilter.pc

|       |-- libavformat.pc

|       |-- libavutil.pc

|       |-- libswresample.pc

|       `-- libswscale.pc

`-- share

    |-- doc

    |   `-- ffmpeg

    |       |-- bootstrap.min.css

    |       |-- default.css

    |       |-- developer.html

    |       |-- faq.html

    |       |-- fate.html

    |       |-- ffmpeg-all.html

    |       |-- ffmpeg-bitstream-filters.html

    |       |-- ffmpeg-codecs.html

    |       |-- ffmpeg-devices.html

    |       |-- ffmpeg-filters.html

    |       |-- ffmpeg-formats.html

    |       |-- ffmpeg-protocols.html

    |       |-- ffmpeg-resampler.html

    |       |-- ffmpeg-scaler.html

    |       |-- ffmpeg-utils.html

    |       |-- ffmpeg.html

    |       |-- ffprobe-all.html

    |       |-- ffprobe.html

    |       |-- general.html

    |       |-- git-howto.html

    |       |-- libavcodec.html

    |       |-- libavdevice.html

    |       |-- libavfilter.html

    |       |-- libavformat.html

    |       |-- libavutil.html

    |       |-- libswresample.html

    |       |-- libswscale.html

    |       |-- mailing-list-faq.html

    |       |-- nut.html

    |       |-- platform.html

    |       `-- style.min.css

    |-- ffmpeg

    |   |-- examples

    |   |   |-- Makefile

    |   |   |-- README

    |   |   |-- avio_list_dir.c

    |   |   |-- avio_reading.c

    |   |   |-- decode_audio.c

    |   |   |-- decode_video.c

    |   |   |-- demuxing_decoding.c

    |   |   |-- encode_audio.c

    |   |   |-- encode_video.c

    |   |   |-- extract_mvs.c

    |   |   |-- filter_audio.c

    |   |   |-- filtering_audio.c

    |   |   |-- filtering_video.c

    |   |   |-- http_multiclient.c

    |   |   |-- hw_decode.c

    |   |   |-- metadata.c

    |   |   |-- muxing.c

    |   |   |-- qsv_transcode.c

    |   |   |-- qsvdec.c

    |   |   |-- remuxing.c

    |   |   |-- resampling_audio.c

    |   |   |-- scaling_video.c

    |   |   |-- transcode_aac.c

    |   |   |-- transcoding.c

    |   |   |-- vaapi_encode.c

    |   |   `-- vaapi_transcode.c

    |   |-- ffprobe.xsd

    |   |-- libvpx-1080p.ffpreset

    |   |-- libvpx-1080p50_60.ffpreset

    |   |-- libvpx-360p.ffpreset

    |   |-- libvpx-720p.ffpreset

    |   `-- libvpx-720p50_60.ffpreset

    `-- man

        |-- man1

        |   |-- ffmpeg-all.1

        |   |-- ffmpeg-bitstream-filters.1

        |   |-- ffmpeg-codecs.1

        |   |-- ffmpeg-devices.1

        |   |-- ffmpeg-filters.1

        |   |-- ffmpeg-formats.1

        |   |-- ffmpeg-protocols.1

        |   |-- ffmpeg-resampler.1

        |   |-- ffmpeg-scaler.1

        |   |-- ffmpeg-utils.1

        |   |-- ffmpeg.1

        |   |-- ffprobe-all.1

        |   `-- ffprobe.1

        `-- man3

            |-- libavcodec.3

            |-- libavdevice.3

            |-- libavfilter.3

            |-- libavformat.3

            |-- libavutil.3

            |-- libswresample.3

            `-- libswscale.3

19 directories, 234 files

lhj@lhj:~/FFmpeg$

开发板上部署

将bin文件复制到windows下

cp /home/lhj/opt/ffmpeg/board/bin/* /mnt/d

将lib文件复制到windows下

cp /home/lhj/opt/ffmpeg/board/lib/* /mnt/d

再将上述lib文件*.a导入到开发板的/usr/lib目录下

将ffmpeg和ffprobe导入到~目录下

测试

chmod +x ffmpeg ffprobe

root@myd-jx8mma7:~# ./ffmpeg

ffmpeg version N-109734-g806ecace91 Copyright (c) 2000-2023 the FFmpeg developers

  built with gcc 9 (Ubuntu 9.4.0-1ubuntu1~20.04.1)

  configuration: --cross-prefix=aarch64-linux-gnu- --enable-cross-compile --target-os=linux --cc=aarch64-linux-gnu-gcc --arch=arm64 --prefix=/home/lhj/opt/ffmpeg/board --enable-ffmpeg --disable-armv5te --disable-armv6 --disable-armv6t2

  libavutil      57. 44.100 / 57. 44.100

  libavcodec     59. 60.100 / 59. 60.100

  libavformat    59. 37.100 / 59. 37.100

  libavdevice    59.  8.101 / 59.  8.101

  libavfilter     8. 56.100 /  8. 56.100

  libswscale      6.  8.112 /  6.  8.112

  libswresample   4.  9.100 /  4.  9.100

Hyper fast Audio and Video encoder

usage: ffmpeg [options] [[infile options] -i infile]... {[outfile options] outfile}...

Use -h to get full help or, even better, run 'man ffmpeg'

root@myd-jx8mma7:~#

root@myd-jx8mma7:~# ./ffprobe

ffprobe version N-109734-g806ecace91 Copyright (c) 2007-2023 the FFmpeg developers

  built with gcc 9 (Ubuntu 9.4.0-1ubuntu1~20.04.1)

  configuration: --cross-prefix=aarch64-linux-gnu- --enable-cross-compile --target-os=linux --cc=aarch64-linux-gnu-gcc --arch=arm64 --prefix=/home/lhj/opt/ffmpeg/board --enable-ffmpeg --disable-armv5te --disable-armv6 --disable-armv6t2

  libavutil      57. 44.100 / 57. 44.100

  libavcodec     59. 60.100 / 59. 60.100

  libavformat    59. 37.100 / 59. 37.100

  libavdevice    59.  8.101 / 59.  8.101

  libavfilter     8. 56.100 /  8. 56.100

  libswscale      6.  8.112 /  6.  8.112

  libswresample   4.  9.100 /  4.  9.100

Simple multimedia streams analyzer

usage: ffprobe [OPTIONS] INPUT_FILE

You have to specify one input file.

Use -h to get full help or, even better, run 'man ffprobe'.

root@myd-jx8mma7:~#

性能测试

https://www.sample-videos.com/index.php#sample-mp4-video下下载测试视频改名为test.mp4

导入到开发板。

./ffmpeg -benchmark -i test.mp4 -f null -

打印如下

•

•

root@myd-jx8mma7:~# ffmpeg -benchmark -i test.mp4 -f null -

-sh: ffmpeg: command not found

root@myd-jx8mma7:~# ./ffmpeg -benchmark -i test.mp4 -f null -

ffmpeg version N-109734-g806ecace91 Copyright (c) 2000-2023 the FFmpeg developers

  built with gcc 9 (Ubuntu 9.4.0-1ubuntu1~20.04.1)

  configuration: --cross-prefix=aarch64-linux-gnu- --enable-cross-compile --target-os=linux --cc=aarch64-linux-gnu-gcc --arch=arm64 --prefix=/home/lhj/opt/ffmpeg/board --enable-ffmpeg --disable-armv5te --disable-armv6 --disable-armv6t2

  libavutil      57. 44.100 / 57. 44.100

  libavcodec     59. 60.100 / 59. 60.100

  libavformat    59. 37.100 / 59. 37.100

  libavdevice    59.  8.101 / 59.  8.101

  libavfilter     8. 56.100 /  8. 56.100

  libswscale      6.  8.112 /  6.  8.112

  libswresample   4.  9.100 /  4.  9.100

Input #0, mov,mp4,m4a,3gp,3g2,mj2, from 'test.mp4':

  Metadata:

    major_brand     : isom

    minor_version   : 512

    compatible_brands: isomiso2avc1mp41

    creation_time   : 1970-01-01T00:00:00.000000Z

    encoder         : Lavf53.24.2

  Duration: 00:02:50.86, start: 0.000000, bitrate: 1474 kb/s

  Stream #0:0[0x1](und): Video: h264 (Main) (avc1 / 0x31637661), yuv420p(progressive), 1280x720 [SAR 1:1 DAR 16:9], 1086 kb/s, 25 fps, 25 tbr, 12800 tbn (default)

    Metadata:

      creation_time   : 1970-01-01T00:00:00.000000Z

      handler_name    : VideoHandler

      vendor_id       : [0][0][0][0]

  Stream #0:1[0x2](und): Audio: aac (LC) (mp4a / 0x6134706D), 48000 Hz, 5.1, fltp, 383 kb/s (default)

    Metadata:

      creation_time   : 1970-01-01T00:00:00.000000Z

      handler_name    : SoundHandler

      vendor_id       : [0][0][0][0]

Stream mapping:

  Stream #0:0 -> #0:0 (h264 (native) -> wrapped_avframe (native))

  Stream #0:1 -> #0:1 (aac (native) -> pcm_s16le (native))

Press [q] to stop, [?] for help

Output #0, null, to 'pipe:':

  Metadata:

    major_brand     : isom

    minor_version   : 512

    compatible_brands: isomiso2avc1mp41

    encoder         : Lavf59.37.100

  Stream #0:0(und): Video: wrapped_avframe, yuv420p(progressive), 1280x720 [SAR 1:1 DAR 16:9], q=2-31, 200 kb/s, 25 fps, 25 tbn (default)

    Metadata:

      creation_time   : 1970-01-01T00:00:00.000000Z

      handler_name    : VideoHandler

      vendor_id       : [0][0][0][0]

      encoder         : Lavc59.60.100 wrapped_avframe

  Stream #0:1(und): Audio: pcm_s16le, 48000 Hz, 5.1, s16, 4608 kb/s (default)

    Metadata:

      creation_time   : 1970-01-01T00:00:00.000000Z

      handler_name    : SoundHandler

      vendor_id       : [0][0][0][0]

      encoder         : Lavc59.60.100 pcm_s16le

frame= 4271 fps=222 q=-0.0 Lsize=N/A time=00:02:50.83 bitrate=N/A speed=8.87x    

video:2002kB audio:96108kB subtitle:0kB other streams:0kB global headers:0kB muxing overhead: unknown

bench: utime=67.061s stime=2.796s rtime=19.272s

bench: maxrss=40720kB

root@myd-jx8mma7:~#

对比在PC上的测试结果

bench: utime=8.169s

bench: maxrss=107384kB

开板上大概是PC上2.5分之一的效率。这相对对于2th Gen Intel(R) Core(TM) i5-12500H   2.50 GHz处理器切实固态硬盘的电脑来说，嵌入式开发板的性能已经算不错了，单纯针对这一点几乎可以媲美PC使用了。

03.网络视频点播终端

./ffmpeg -re -i test.mp4 -an -vcodec copy -f rtp rtp://192.168.2.100:5004

打印如下

root@myd-jx8mma7:~# ./ffmpeg -re -i test.mp4 -an -vcodec copy -f rtp rtp://192.168.2.100:5004

ffmpeg version N-109734-g806ecace91 Copyright (c) 2000-2023 the FFmpeg developers

  built with gcc 9 (Ubuntu 9.4.0-1ubuntu1~20.04.1)

  configuration: --cross-prefix=aarch64-linux-gnu- --enable-cross-compile --target-os=linux --cc=aarch64-linux-gnu-gcc --arch=arm64 --prefix=/home/lhj/opt/ffmpeg/board --enable-ffmpeg --disable-armv5te --disable-armv6 --disable-armv6t2

  libavutil      57. 44.100 / 57. 44.100

  libavcodec     59. 60.100 / 59. 60.100

  libavformat    59. 37.100 / 59. 37.100

  libavdevice    59.  8.101 / 59.  8.101

  libavfilter     8. 56.100 /  8. 56.100

  libswscale      6.  8.112 /  6.  8.112

  libswresample   4.  9.100 /  4.  9.100

Input #0, mov,mp4,m4a,3gp,3g2,mj2, from 'test.mp4':

  Metadata:

    major_brand     : isom

    minor_version   : 512

    compatible_brands: isomiso2avc1mp41

    creation_time   : 1970-01-01T00:00:00.000000Z

    encoder         : Lavf53.24.2

  Duration: 00:02:50.86, start: 0.000000, bitrate: 1474 kb/s

  Stream #0:0[0x1](und): Video: h264 (Main) (avc1 / 0x31637661), yuv420p(progressive), 1280x720 [SAR 1:1 DAR 16:9], 1086 kb/s, 25 fps, 25 tbr, 12800 tbn (default)

    Metadata:

      creation_time   : 1970-01-01T00:00:00.000000Z

      handler_name    : VideoHandler

      vendor_id       : [0][0][0][0]

  Stream #0:1[0x2](und): Audio: aac (LC) (mp4a / 0x6134706D), 48000 Hz, 5.1, fltp, 383 kb/s (default)

    Metadata:

      creation_time   : 1970-01-01T00:00:00.000000Z

      handler_name    : SoundHandler

      vendor_id       : [0][0][0][0]

Output #0, rtp, to 'rtp://192.168.2.100:5004':

  Metadata:

    major_brand     : isom

    minor_version   : 512

    compatible_brands: isomiso2avc1mp41

    encoder         : Lavf59.37.100

  Stream #0:0(und): Video: h264 (Main) (avc1 / 0x31637661), yuv420p(progressive), 1280x720 [SAR 1:1 DAR 16:9], q=2-31, 1086 kb/s, 25 fps, 25 tbr, 90k tbn (default)

    Metadata:

      creation_time   : 1970-01-01T00:00:00.000000Z

      handler_name    : VideoHandler

      vendor_id       : [0][0][0][0]

SDP:

v=0

o=- 0 0 IN IP4 127.0.0.1

s=No Name

c=IN IP4 192.168.2.100

t=0 0

a=tool:libavformat 59.37.100

m=video 5004 RTP/AVP 96

b=AS:1086

a=rtpmap:96 H264/90000

a=fmtp:96 packetization-mode=1; sprop-parameter-sets=Z01AH9oBQBbsBEAAAAMAQAAADIPGDKg=,aO88gA==; profile-level-id=4D401F

Stream mapping:

  Stream #0:0 -> #0:0 (copy)

Press [q] to stop, [?] for help

frame=  683 fps= 25 q=-1.0 size=    3102kB time=00:00:27.28 bitrate= 931.5kbits/s speed=   1x

复制如下部分：

在PC端新建demo.sdp文件,粘体上述内容，然后使用VLC打开该sdp文件(VLC的安装网上搜索即可)。

可以看到视频开始播放：

04.总结

本文进行了ARM+fpga开发板的ffmpeg开发环境的搭建，并在ARM+fpga开发板上测试了ffmpeg的解码性能，以及实现了网络视频播放的Demo。综上可以看出米尔这块ARM+fpga开发板开发板的多媒体性能是非常不错的，完全满足多媒体终端的应用场景。