DCT IP核的VLSI设计与实现

• 作 者: 朝鲁檬
• 机 构: 哈尔滨工业大学
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2005年期
• 关键词: 离散余弦变换 IP VLSI 流水线设计 并行操作 图像编码

离散余弦变换(DCT)在图像编码方面应用十分广泛，至今已被JPEG、MPEG1、MPEG2、MPEG4和H.26x等国际标准采用。由于DCT的计算量较大，软件实现DCT往往难以满足实时处理的要求，因而在很多实际应用中需要采用硬件设计的DCT处理电路来满足对处理速度的要求。本文所研究的内容就是针对图像处理应用的8×8点阵二维DCT处理核的硬件实现。本文首先介绍了DCT在图像处理中的作用和原理，详细说明了DCT变换实现图像压缩的过程，用与其它变换相比较的方法来说明用DCT变换实现图像压缩的优势。然后，分析研究各种DCT快速算法，总结前人对DCT快速算法及其VLSI实现所做的研究。根据图像处理的特点和基于IP复用的设计思想，结合DCT快速算法和硬件实现的特点，以提高速度、减少设计面积和功耗为目标，本文给出了一种DCT的硬件设计方案。
该方案利用DCT的行列分离特性，采用流水线设计技术，将二维DCT实现转化为两次的一维DCT实现。复用一维DCT运算模块，从而避免了采用串行设计所造成的资源和面积的浪费。由于采用了流水线技术和并行操作方式，提高了运算速度。
最后，对所设计的DCT处理核进行了综合、仿真验证和布局布线，结果表明所设计的DCT处理核能够在62.5MHz的时钟频率下能够正确完成8×8DCT的逻辑运算。采用TSMC0.18μmCMOS工艺库，使用Synopsys公司的综合工具DesignCompiler对DCT综合后得到IP核面积为435558.8125μm2。