基于軟硬件協(xié)同的AVS音頻解碼器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、AVS音頻標(biāo)準(zhǔn)是我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字音頻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。它的推出使我國擺脫了數(shù)字音頻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受制于國外巨額專利費(fèi)的困境。 目前，音頻解碼主流的解決方案包括：基于DSP的解碼方案、基于RISC處理器的解碼方案以及基于ASIC的解碼方案。其中，基于DSP或者RISC處理器的解碼方案雖然有兼容性好、開發(fā)周期短的優(yōu)點(diǎn)，但是解碼器的整體功耗較高，無法滿足移動(dòng)終端對功耗的要求；而基于ASIC的解碼方案雖然具有低功耗的優(yōu)點(diǎn)，但是它的靈活性比

2、較差，而且開發(fā)周期比較長?；谝陨蠋追N方案的優(yōu)缺點(diǎn)，本文在進(jìn)行AVS音頻解碼器的設(shè)計(jì)時(shí)采用了軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的解碼方案。整個(gè)解碼器由一個(gè)簡單的CPU核加上硬件加速模塊組成，所有解碼工作可以通過運(yùn)行在CPU上的軟件與硬件模塊協(xié)同完成。軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)就是它兼顧了低功耗和兼容性的要求。 本文的主要工作包括以下幾個(gè)方面： 首先，本文介紹了各種音頻解碼的實(shí)現(xiàn)方案，分析和比較了它們的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，并且在此基礎(chǔ)上提出了基于軟硬件協(xié)同

3、設(shè)計(jì)的AVS音頻解碼方案。 然后，本文介紹了軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的基本原則以及步驟，并且從AVS音頻的解碼算法分析出發(fā)，詳細(xì)分析和討論了各個(gè)模塊的復(fù)雜度。在復(fù)雜度分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，本文對AVS音頻的解碼進(jìn)行了軟硬件模塊的劃分，即將計(jì)算集中的模塊以及計(jì)算頻繁的操作運(yùn)用硬件實(shí)現(xiàn)，而將控制集中的模塊通過軟件來實(shí)現(xiàn)，根據(jù)軟硬件劃分的結(jié)果確定了AVS音頻解碼器的整體架構(gòu)。 其次，本文詳細(xì)討論了AVS音頻解碼器的硬件實(shí)現(xiàn)模塊的設(shè)計(jì)，包括H

4、uffman解碼器、IMDCT計(jì)算模塊、取碼流硬件模塊以及數(shù)據(jù)輸入/輸出接口模塊。對于AVS音頻中Huffman解碼器的設(shè)計(jì)，本文采用了一種效率高和占用資源少的硬件實(shí)現(xiàn)方法——可變叉樹搜索法。對于IMDCT計(jì)算模塊，本文采用了N/4點(diǎn)IFFT的快速算法，并且在運(yùn)用CORDIC實(shí)現(xiàn)IFFT計(jì)算的基礎(chǔ)上，對IFFT計(jì)算的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。 再次，本文具體介紹了AVS音頻解碼的軟硬件協(xié)同實(shí)現(xiàn)。為了完成軟硬件的協(xié)同工作，針對AVS音頻

5、解碼中不同的硬件實(shí)現(xiàn)模塊，本文采用了不同的方法進(jìn)行軟硬件之間的通信。除此之外，本文還進(jìn)行了針對AVS音頻解碼的軟件定點(diǎn)化，包括浮點(diǎn)變量的定點(diǎn)化以及浮點(diǎn)算法的定點(diǎn)化，定點(diǎn)化的結(jié)果表明精度滿足設(shè)計(jì)的要求。 最后，本文對上述設(shè)計(jì)的AVS音頻解碼器進(jìn)行了軟硬件的協(xié)同驗(yàn)證，并且對其性能進(jìn)行了軟硬件的協(xié)同評估，包括硬件消耗資源的開銷評估以及運(yùn)用硬件加速模塊之后的軟件獲得效果的評估。通過性能評估以及最后的碼流測試表明：本設(shè)計(jì)能在較低的運(yùn)行頻率