基于FPGA的MPEG-4編解碼芯片開發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、MPEG-4是目前非常流行的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn),基于MPEG-4的視頻處理系統(tǒng)有兩種體系結(jié)構(gòu):可編程結(jié)構(gòu)和專用結(jié)構(gòu).可編程結(jié)構(gòu)靈活,適用范圍廣,易于升級,但電路復(fù)雜,電路功耗大.專用視頻編解碼器結(jié)構(gòu)硬件開銷小,處理速度高.該文主要研究專用的MPEG-4視頻編解碼芯片設(shè)計(jì)方法.目前市場上MPEG-4視頻編解碼芯片主要是Simple Profile級別的,而我們設(shè)計(jì)的芯片要實(shí)現(xiàn)Advanced Simple Profile級別.該文采用了一種基于

2、大規(guī)模FPGA的軟硬件相結(jié)的芯片設(shè)計(jì)方案,我們設(shè)計(jì)了基于FPGA的MPEG-4芯片設(shè)計(jì)開發(fā)平臺,完成算法的硬件仿真與測試.論文圍繞基于FPGA的MPEG-4芯片開發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì),分為兩個(gè)部分.第一部分介紹了目前國內(nèi)外實(shí)現(xiàn)MPEG-4視頻處理系統(tǒng)的主要方法和應(yīng)用,概述了國際上MPEG-4視頻編解碼芯片設(shè)計(jì)的一般方法及其發(fā)展趨勢,詳細(xì)描述了我們的基于FPGA的MPEG-4編解碼芯片開發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu).第二部分重點(diǎn)講述了基于FPGA的MPEG-4芯片

3、開發(fā)系統(tǒng)各個(gè)電路模塊的設(shè)計(jì),包括電源模塊、FPGA配置模塊、時(shí)鐘生成模塊、視頻輸入/輸出模塊、RS232串口模塊、以太網(wǎng)接口模塊、USB接口模塊等.同時(shí)也介紹了I<'2>C總線控制器的FPGA實(shí)現(xiàn)以及USB接口的實(shí)現(xiàn).FPGA開發(fā)板作為高速電路板,論文中也討論了高速電路板設(shè)計(jì)的一般規(guī)則.該文采用的基于大規(guī)模FPGA的芯片設(shè)計(jì)方法,大大縮短了芯片設(shè)計(jì)周期;開發(fā)系統(tǒng)采用子母板結(jié)構(gòu),既方便了調(diào)試,又節(jié)約了成本;利用兩塊FPGA來完成視頻編解碼

4、的不同功能模塊,增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性;開發(fā)系統(tǒng)為視頻和碼流提供了多種可選的接口,提高了系統(tǒng)的靈活性和適應(yīng)能力;同時(shí)開發(fā)系統(tǒng)采用了多種配置方式,可調(diào)時(shí)鐘輸入,增加測試點(diǎn)、指示燈和用戶輸入等等面向芯片設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)策略,為芯片調(diào)試與測試提供了方便.由于該文的MPEG-4視頻編解碼芯片開發(fā)系統(tǒng)是基于FPGA設(shè)計(jì)的,因此在滿足實(shí)時(shí)性要求的同時(shí),還具有性能良好的硬件結(jié)構(gòu)和高度的可擴(kuò)展性,易于修改,也適用于其他視頻編解碼芯片(比如H.264)的設(shè)計(jì)與開發(fā)