NEON在Android中的使用举例【转】

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1、  打开Eclipse，File-->New-->AndroidApplication Project-->Application Name:Hello-Neon, Project Name: Hello-Neon,Package Name:com.hello_neon.Android, Minimum Required SDK:API 9:Android 2.3(Gingerbread),Next-->去掉Create custom launcher icon的勾选，Next-->Next-->ActivityName:Hello_NeonProjectActivity,Finish.

2、  打开Hello-Neon工程下的src-->com.hello_neon.android-->Hello_NeonProjectActivity.Java，将其内容改为：

1. package com.hello_neon.android;
2. import android.os.Bundle;
3. import android.app.Activity;
4. import android.widget.TextView;
5. public class Hello_NeonProjectActivity extends Activity {
6. /** Called when the activity is first created. */
7. @Override
8. public void onCreate(Bundle savedInstanceState)
9. {
10. super.onCreate(savedInstanceState);
11. /* Create a TextView and set its content.
12. * the text is retrieved by calling a native function.
13. */
14. TextView  tv = new TextView(this);
15. tv.setText( stringFromJNI() );
16. setContentView(tv);
17. }
18. /* A native method that is implemented by the
19. * 'helloneon' native library, which is packaged with this application.
20. */
21. public native String  stringFromJNI();
22. /* this is used to load the 'helloneon' library on application
23. * startup. The library has already been unpacked into
24. * /data/data/com.example.neon/lib/libhelloneon.so at
25. * installation time by the package manager.
26. */
27. static {
28. System.loadLibrary("helloneon");
29. }
30. }

3、 保存Hello_NeonProjectActivity.java文件，打开命令行窗口，将其定位到\bin\classes目录下，输入命令：javah –classpath D:\ProgramFiles\Android\android-sdk\platforms\android-9\android.jar;com.hello_neon.android.Hello_NeonProjectActivity ,会在\bin\classes目录下生成com_hello_neon_android_Hello_NeonProjectActivity.h文件(说明：*.jar也可以是其它版本)；

4、  选中Hello-Neon工程，点击右键-->New-->Folder新建一个jni文件夹，在此文件夹下添加Android.mk、Application.mk、helloneon.c、helloneon-intrinsics.c、helloneon-intrinsics.h五个文件，其中内容分别为：

Android.mk:

1. LOCAL_PATH := $(call my-dir)
2. include $(CLEAR_VARS)
3. LOCAL_MODULE    := helloneon
4. #填写要编译的源文件路径
5. LOCAL_SRC_FILES := helloneon.c helloneon-intrinsics.c
6. #默认包含的头文件路径
7. LOCAL_C_INCLUDES := \
8. $(LOCAL_PATH) \
9. $(LOCAL_PATH)/..
10. #-g 后面的一系列项目添加了才能使用arm_neon-h头文件, -mfloat-abi=softfp -mfpu=neon 使用arm_neon.h必须
11. LOCAL_CFLAGS := -g -mfloat-abi=softfp -mfpu=neon -march=armv7-a -mtune=cortex-a8
12. LOCAL_LDLIBS := -lz -llog
13. TARGET_ARCH_ABI := armeabi-v7a
14. LOCAL_ARM_MODE := arm
15. ifeq ($(TARGET_ARCH_ABI),armeabi-v7a)
16. #采用NEON优化技术
17. LOCAL_ARM_NEON := true
18. #LOCAL_CFLAGS := -DHAVE_NEON=1
19. endif
20. LOCAL_STATIC_LIBRARIES := cpufeatures
21. #生成动态调用库
22. include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
23. $(call import-module,cpufeatures)

Application.mk:

1. APP_PROJECT_PATH := $(call my-dir)/..
2. APP_PLATFORM := android-10
3. #choose which library to compile against in your Makefile
4. APP_STL := stlport_static
5. #APP_ABI这句指定了编译的目标平台类型，可以针对不同平台进行优化,x86 or armeabi-v7a
6. # Build both ARMv5TE and ARMv7-A machine code.
7. APP_ABI := armeabi armeabi-v7a
8. APP_CPPFLAGS += -fexceptions
9. #for using c++ features,you need to enable these in your Makefile
10. APP_CPP_FEATURES += exceptions rtti

helloneon.c:

1. #include <jni.h>
2. #include <time.h>
3. #include <stdio.h>
4. #include <stdlib.h>
5. #include <cpu-features.h>
6. #include "helloneon-intrinsics.h"
7. #define DEBUG 0
8. #define HAVE_NEON
9. #if DEBUG
10. #include <android/log.h>
11. #  define  D(x...)  __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO,"helloneon",x)
12. #else
13. #  define  D(...)  do {} while (0)
14. #endif
15. /* return current time in milliseconds */
16. static double
17. now_ms(void)
18. {
19. struct timespec res;
20. clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &res);
21. return 1000.0*res.tv_sec + (double)res.tv_nsec/1e6;
22. }
23. /* this is a FIR filter implemented in C */
24. static void
25. fir_filter_c(short *output, const short* input, const short* kernel, int width, int kernelSize)
26. {
27. int  offset = -kernelSize/2;
28. int  nn;
29. for (nn = 0; nn < width; nn++) {
30. int sum = 0;
31. int mm;
32. for (mm = 0; mm < kernelSize; mm++) {
33. sum += kernel[mm]*input[nn+offset+mm];
34. }
35. output[nn] = (short)((sum + 0x8000) >> 16);
36. }
37. }
38. #define  FIR_KERNEL_SIZE   32
39. #define  FIR_OUTPUT_SIZE   2560
40. #define  FIR_INPUT_SIZE    (FIR_OUTPUT_SIZE + FIR_KERNEL_SIZE)
41. #define  FIR_ITERATIONS    600
42. static const short  fir_kernel[FIR_KERNEL_SIZE] = {
43. 0x10, 0x20, 0x40, 0x70, 0x8c, 0xa2, 0xce, 0xf0, 0xe9, 0xce, 0xa2, 0x8c, 070, 0x40, 0x20, 0x10,
44. 0x10, 0x20, 0x40, 0x70, 0x8c, 0xa2, 0xce, 0xf0, 0xe9, 0xce, 0xa2, 0x8c, 070, 0x40, 0x20, 0x10 };
45. static short        fir_output[FIR_OUTPUT_SIZE];
46. static short        fir_input_0[FIR_INPUT_SIZE];
47. static const short* fir_input = fir_input_0 + (FIR_KERNEL_SIZE/2);
48. static short        fir_output_expected[FIR_OUTPUT_SIZE];
49. /* This is a trivial JNI example where we use a native method
50. * to return a new VM String. See the corresponding Java source
51. * file located at:
52. *
53. *   apps/samples/hello-neon/project/src/com/example/neon/HelloNeon.java
54. */
55. JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_hello_1neon_android_Hello_1NeonProjectActivity_stringFromJNI(JNIEnv *env, jobject thiz)
56. {
57. char*  str;
58. uint64_t features;
59. char buffer[512];
60. char tryNeon = 0;
61. double  t0, t1, time_c, time_neon;
62. /* setup FIR input - whatever */
63. {
64. int  nn;
65. for (nn = 0; nn < FIR_INPUT_SIZE; nn++) {
66. fir_input_0[nn] = (5*nn) & 255;
67. }
68. fir_filter_c(fir_output_expected, fir_input, fir_kernel, FIR_OUTPUT_SIZE, FIR_KERNEL_SIZE);
69. }
70. /* Benchmark small FIR filter loop - C version */
71. t0 = now_ms();
72. {
73. int  count = FIR_ITERATIONS;
74. for (; count > 0; count--) {
75. fir_filter_c(fir_output, fir_input, fir_kernel, FIR_OUTPUT_SIZE, FIR_KERNEL_SIZE);
76. }
77. }
78. t1 = now_ms();
79. time_c = t1 - t0;
80. asprintf(&str, "FIR Filter benchmark:\nC version          : %g ms\n", time_c);
81. strlcpy(buffer, str, sizeof buffer);
82. free(str);
83. strlcat(buffer, "Neon version   : ", sizeof buffer);
84. if (android_getCpuFamily() != ANDROID_CPU_FAMILY_ARM) {
85. strlcat(buffer, "Not an ARM CPU !\n", sizeof buffer);
86. goto EXIT;
87. }
88. features = android_getCpuFeatures();
89. if ((features & ANDROID_CPU_ARM_FEATURE_ARMv7) == 0) {
90. strlcat(buffer, "Not an ARMv7 CPU !\n", sizeof buffer);
91. goto EXIT;
92. }
93. /* HAVE_NEON is defined in Android.mk ! */
94. #ifdef HAVE_NEON
95. if ((features & ANDROID_CPU_ARM_FEATURE_NEON) == 0) {
96. strlcat(buffer, "CPU doesn't support NEON !\n", sizeof buffer);
97. goto EXIT;
98. }
99. /* Benchmark small FIR filter loop - Neon version */
100. t0 = now_ms();
101. {
102. int  count = FIR_ITERATIONS;
103. for (; count > 0; count--) {
104. fir_filter_neon_intrinsics(fir_output, fir_input, fir_kernel, FIR_OUTPUT_SIZE, FIR_KERNEL_SIZE);
105. }
106. }
107. t1 = now_ms();
108. time_neon = t1 - t0;
109. asprintf(&str, "%g ms (x%g faster)\n", time_neon, time_c / (time_neon < 1e-6 ? 1. : time_neon));
110. strlcat(buffer, str, sizeof buffer);
111. free(str);
112. /* check the result, just in case */
113. {
114. int  nn, fails = 0;
115. for (nn = 0; nn < FIR_OUTPUT_SIZE; nn++) {
116. if (fir_output[nn] != fir_output_expected[nn]) {
117. if (++fails < 16)
118. D("neon[%d] = %d expected %d", nn, fir_output[nn], fir_output_expected[nn]);
119. }
120. }
121. D("%d fails\n", fails);
122. }
123. #else /* !HAVE_NEON */
124. strlcat(buffer, "Program not compiled with ARMv7 support !\n", sizeof buffer);
125. #endif /* !HAVE_NEON */
126. EXIT:
127. return (*env)->NewStringUTF(env, buffer);
128. }

helloneon-intrinsics.h:

1. #ifndef HELLONEON_INTRINSICS_H
2. #define HELLONEON_INTRINSICS_H
3. void fir_filter_neon_intrinsics(short *output, const short* input, const short* kernel, int width, int kernelSize);
4. #endif /* HELLONEON_INTRINSICS_H */

helloneon-intrinsics.c:

1. #include "helloneon-intrinsics.h"
2. #include <arm_neon.h>
3. /* this source file should only be compiled by Android.mk when targeting
4. * the armeabi-v7a ABI, and should be built in NEON mode
5. */
6. void
7. fir_filter_neon_intrinsics(short *output, const short* input, const short* kernel, int width, int kernelSize)
8. {
9. #if 1
10. int nn, offset = -kernelSize/2;
11. for (nn = 0; nn < width; nn++)
12. {
13. int mm, sum = 0;
14. int32x4_t sum_vec = vdupq_n_s32(0);
15. for(mm = 0; mm < kernelSize/4; mm++)
16. {
17. int16x4_t  kernel_vec = vld1_s16(kernel + mm*4);
18. int16x4_t  input_vec = vld1_s16(input + (nn+offset+mm*4));
19. sum_vec = vmlal_s16(sum_vec, kernel_vec, input_vec);
20. }
21. sum += vgetq_lane_s32(sum_vec, 0);
22. sum += vgetq_lane_s32(sum_vec, 1);
23. sum += vgetq_lane_s32(sum_vec, 2);
24. sum += vgetq_lane_s32(sum_vec, 3);
25. if(kernelSize & 3)
26. {
27. for(mm = kernelSize - (kernelSize & 3); mm < kernelSize; mm++)
28. sum += kernel[mm] * input[nn+offset+mm];
29. }
30. output[nn] = (short)((sum + 0x8000) >> 16);
31. }
32. #else /* for comparison purposes only */
33. int nn, offset = -kernelSize/2;
34. for (nn = 0; nn < width; nn++) {
35. int sum = 0;
36. int mm;
37. for (mm = 0; mm < kernelSize; mm++) {
38. sum += kernel[mm]*input[nn+offset+mm];
39. }
40. output[nn] = (short)((sum + 0x8000) >> 16);
41. }
42. #endif
43. }

5、 利用NDK生成.so文件：选中工程-->Properties-->Builders-->New-->选中Program-->OK,Name:Hello_Neon_Builder,Location: D:\ProgramFiles\Android\android-sdk\android-ndk-r9\ndk-build.cmd,Working Directory: E:\NEON\Eclipse\Hello-Neon -->Apply,选中Refresh,勾选Refreshresources upon completion, 勾选Specific resources,点击Specify Resources…,勾选Hello-Neon工程下的libs文件夹，Finish-->Apply,选中BuildOptions,勾选Allocate Console(necessary for input), After a “Clean”, During manualbuilds, During auto builds, Specify working set of relevant resources,点击SpecifyResoures…,勾选Hello-Neon工程下的jni文件夹，Finish-->Apply-->OK-->OK,会在libs文件夹下生成libhelloneon.so文件;

6、  选中Hello-Neon，-->Run As-->AndroidApplication,运行结果为：

FIRFilter benchmark:

C version       :282.84 ms

Neon version    :135985 ms(x2.07994 faster)

以上是.c文件的操作步骤，若将.c文件该为.cpp文件，则需改动两个文件：

1、将Android.mk改为：

1. LOCAL_PATH := $(call my-dir)
2. include $(CLEAR_VARS)
3. LOCAL_MODULE    := helloneon
4. #填写要编译的源文件路径
5. LOCAL_SRC_FILES := helloneon.cpp helloneon-intrinsics.cpp
6. #默认包含的头文件路径
7. LOCAL_C_INCLUDES := \
8. $(LOCAL_PATH) \
9. $(LOCAL_PATH)/..
10. #-g 后面的一系列项目添加了才能使用arm_neon-h头文件, -mfloat-abi=softfp -mfpu=neon 使用arm_neon.h必须
11. LOCAL_CFLAGS := -g -mfloat-abi=softfp -mfpu=neon -march=armv7-a -mtune=cortex-a8
12. LOCAL_LDLIBS := -lz -llog
13. TARGET_ARCH_ABI := armeabi-v7a
14. LOCAL_ARM_MODE := arm
15. ifeq ($(TARGET_ARCH_ABI),armeabi-v7a)
16. #采用NEON优化技术
17. LOCAL_ARM_NEON := true
18. #LOCAL_CFLAGS := -DHAVE_NEON=1
19. endif
20. LOCAL_STATIC_LIBRARIES := cpufeatures
21. #生成动态调用库
22. include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
23. $(call import-module,cpufeatures)

2、helloneon.c改为：

1. #include <jni.h>
2. #include <time.h>
3. #include <stdio.h>
4. #include <stdlib.h>
5. #include <cpu-features.h>
6. #include "helloneon-intrinsics.h"
7. #define DEBUG 0
8. #define HAVE_NEON
9. #ifdef __cplusplus
10. extern "C" {
11. #endif
12. #if DEBUG
13. #include <android/log.h>
14. #  define  D(x...)  __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO,"helloneon",x)
15. #else
16. #  define  D(...)  do {} while (0)
17. #endif
18. /* return current time in milliseconds */
19. static double
20. now_ms(void)
21. {
22. struct timespec res;
23. clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &res);
24. return 1000.0*res.tv_sec + (double)res.tv_nsec/1e6;
25. }
26. /* this is a FIR filter implemented in C */
27. static void
28. fir_filter_c(short *output, const short* input, const short* kernel, int width, int kernelSize)
29. {
30. int  offset = -kernelSize/2;
31. int  nn;
32. for (nn = 0; nn < width; nn++) {
33. int sum = 0;
34. int mm;
35. for (mm = 0; mm < kernelSize; mm++) {
36. sum += kernel[mm]*input[nn+offset+mm];
37. }
38. output[nn] = (short)((sum + 0x8000) >> 16);
39. }
40. }
41. #define  FIR_KERNEL_SIZE   32
42. #define  FIR_OUTPUT_SIZE   2560
43. #define  FIR_INPUT_SIZE    (FIR_OUTPUT_SIZE + FIR_KERNEL_SIZE)
44. #define  FIR_ITERATIONS    600
45. static const short  fir_kernel[FIR_KERNEL_SIZE] = {
46. 0x10, 0x20, 0x40, 0x70, 0x8c, 0xa2, 0xce, 0xf0, 0xe9, 0xce, 0xa2, 0x8c, 070, 0x40, 0x20, 0x10,
47. 0x10, 0x20, 0x40, 0x70, 0x8c, 0xa2, 0xce, 0xf0, 0xe9, 0xce, 0xa2, 0x8c, 070, 0x40, 0x20, 0x10 };
48. static short        fir_output[FIR_OUTPUT_SIZE];
49. static short        fir_input_0[FIR_INPUT_SIZE];
50. static const short* fir_input = fir_input_0 + (FIR_KERNEL_SIZE/2);
51. static short        fir_output_expected[FIR_OUTPUT_SIZE];
52. /* This is a trivial JNI example where we use a native method
53. * to return a new VM String. See the corresponding Java source
54. * file located at:
55. *
56. *   apps/samples/hello-neon/project/src/com/example/neon/HelloNeon.java
57. */
58. JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_hello_1neon_android_Hello_1NeonProjectActivity_stringFromJNI(JNIEnv *env, jobject thiz)
59. {
60. char str[512] = {0};
61. uint64_t features;
62. char buffer[512];
63. char tryNeon = 0;
64. double  t0, t1, time_c, time_neon;
65. /* setup FIR input - whatever */
66. {
67. int  nn;
68. for (nn = 0; nn < FIR_INPUT_SIZE; nn++) {
69. fir_input_0[nn] = (5*nn) & 255;
70. }
71. fir_filter_c(fir_output_expected, fir_input, fir_kernel, FIR_OUTPUT_SIZE, FIR_KERNEL_SIZE);
72. }
73. /* Benchmark small FIR filter loop - C version */
74. t0 = now_ms();
75. {
76. int  count = FIR_ITERATIONS;
77. for (; count > 0; count--) {
78. fir_filter_c(fir_output, fir_input, fir_kernel, FIR_OUTPUT_SIZE, FIR_KERNEL_SIZE);
79. }
80. }
81. t1 = now_ms();
82. time_c = t1 - t0;
83. sprintf(str, "FIR Filter benchmark:\nC version          : %g ms\n", time_c);
84. strlcpy(buffer, str, sizeof buffer);
85. strlcat(buffer, "Neon version   : ", sizeof buffer);
86. if (android_getCpuFamily() != ANDROID_CPU_FAMILY_ARM) {
87. strlcat(buffer, "Not an ARM CPU !\n", sizeof buffer);
88. goto EXIT;
89. }
90. features = android_getCpuFeatures();
91. if ((features & ANDROID_CPU_ARM_FEATURE_ARMv7) == 0) {
92. strlcat(buffer, "Not an ARMv7 CPU !\n", sizeof buffer);
93. goto EXIT;
94. }
95. /* HAVE_NEON is defined in Android.mk ! */
96. #ifdef HAVE_NEON
97. if ((features & ANDROID_CPU_ARM_FEATURE_NEON) == 0) {
98. strlcat(buffer, "CPU doesn't support NEON !\n", sizeof buffer);
99. goto EXIT;
100. }
101. /* Benchmark small FIR filter loop - Neon version */
102. t0 = now_ms();
103. {
104. int  count = FIR_ITERATIONS;
105. for (; count > 0; count--) {
106. fir_filter_neon_intrinsics(fir_output, fir_input, fir_kernel, FIR_OUTPUT_SIZE, FIR_KERNEL_SIZE);
107. }
108. }
109. t1 = now_ms();
110. time_neon = t1 - t0;
111. sprintf(str, "%g ms (x%g faster)\n", time_neon, time_c / (time_neon < 1e-6 ? 1. : time_neon));
112. strlcat(buffer, str, sizeof buffer);
113. /* check the result, just in case */
114. {
115. int  nn, fails = 0;
116. for (nn = 0; nn < FIR_OUTPUT_SIZE; nn++) {
117. if (fir_output[nn] != fir_output_expected[nn]) {
118. if (++fails < 16)
119. D("neon[%d] = %d expected %d", nn, fir_output[nn], fir_output_expected[nn]);
120. }
121. }
122. D("%d fails\n", fails);
123. }
124. #else /* !HAVE_NEON */
125. strlcat(buffer, "Program not compiled with ARMv7 support !\n", sizeof buffer);
126. #endif /* !HAVE_NEON */
127. EXIT:
128. return env->NewStringUTF(buffer);
129. }
130. #ifdef __cplusplus
131. }
132. #endif

参考文献：

1、  http://blog.csdn.net/fengbingchun/article/details/11580983

2、  android-ndk-r9-windows-x86_64中的hello-neon例子代码