基于平台式FPGA的动态自重构视频解码系统研究

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本文提出了一种多协议的动态自重构视频解码系统,并在平台式FPGA上进行实现与实验,并对实验结果进行了讨论和分析。 目前世界上主流的数字视频压缩标准有MPEG-1/2、MPEG-4、H.264、AVS等,这些标准被广泛用于视频广播、视频会议、网络监控、媒体文件传输和存储等众多领域,而且这些标准在很长一段时间内都将共同存在。因此,在多标准并存的市场环境下,提出能同时支持多个标准协议的解码系统及其建立方法,将是很好的解决方案。 对于这些标准的实现方法,目前主要有:全软件处理方法,全硬件处理方法和软硬件协同处理方法。全软件处理的特点是支持媒体格式灵活,但对CPU主频要求高,功耗大。全硬件处理虽然媒体支持的灵活性差,但处理速度快,批量生产成本低。软硬件协同处理则可以兼顾两者的优点和改善两者的弱点,实现处理能力和效率的优化。 但是,这些传统系统建立方法,在硬件或软件资源复用方面的考虑远远不够。因此,本文研究选择在软硬件协同处理的基础上,引入FPGA动态可重构技术,创新一种新型的软硬件资源可复用的多媒体多协议解码系统及其建立方法。所谓动态可重构技术就是在控制逻辑的驱动下,对芯片的全部或部分逻辑实现在线的快速功能变换,从而实现硬件系统动态的时分复用,提高系统资源利用率,在有限的逻辑资源上实现多功能和多协议的系统。 本文采用Xilinx公司的平台式FPGA(Virtex-ⅡPro系列)芯片作为实验系统平台,以实现MPEG-2和AVS算法标准的解码体系为目标,分析这两个标准的算法及构成的相似点和差别,结合动态可重构技术构建了新型的动态自重构视频解码SoC系统。最后将结果与传统软件和硬件方法作比较,对于系统资源利用率的提升给予了分析与总结。
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