基于FPGA的嵌入式系统设计

FPGA CPLD ASIC学习书籍集锦

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FPGA|CPLD|ASIC学习书籍集锦

2005年

《FPGA设计及应用（第二版）》评价：★★★

作者：褚振勇齐亮田红心高楷娟西安电子科技大学出版社出版日期： 2006年12月第 2 版

书号：ISBN 7-5606-1132-X/TP·0574

本书介绍了FPGA的相关基础知识, VHDL硬件描述语言,FPGA开发软件的使用；器件配置与调试；FPGA设计中的基本问题和电路设计实例等。

《CPLD/FPGA应用系统设计与(基础篇)》评价：暂无

作者：亿特科技人民邮电出版社出版日期：2005年7月书号：ISBN 7-115-13200-3/TP.4503

本书介绍了CPLD/FPGA开发工具Quartus II，并精选了10多个实际开发案例进行讲解：16位并行乘法器设计、通用16位乘法器的流水线设计、双端口RAM存储器的设计、同步/异步FIFO存储器的设计、海明码编解码器芯片的设计、RS编解码器芯片设计及其扩展应用、带PWM输出的定时器/计数器芯片设计及其扩展应用、通用存储控制器芯片的设计以及USB2.0接口芯片设计。

《FPGA数字电子系统设计与开发实例导航》评价：暂无

作者：求是科技人民邮电出版社出版日期：2005年6月书号：ISBN 7-115-13189-9/TP.4519

本书首先介绍了FPGA的相关基础知识，然后通过7个在实际工程应用中的案例详细介绍了通过FPGA实现I2C协议要求的接口、UART控制器、USB接口控制器、数字视频信号处理器、VGA/LCD显示控制器、CAN总线控制器、以太网控制器的方法。

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《Altera FPGA/CPLD设计(高级篇)》评价：暂无

作者： EDA先锋工作室人民邮电出版社出版日期：2005年7月书号：ISBN 7-115-13499-5/TP.4707

基于fpga 的toe 系统设计与实现-概述说明以及解释

1.引言

1.1 概述

概述

FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，它可以根据用户的需求进行灵活的逻辑电路重构。TOE（TCP/IP Offload

Engine）系统是一种通过硬件加速的方式来提高网络性能的解决方案。本文将介绍基于FPGA的TOE系统的设计与实现。

随着互联网的普及和发展，网络通信已经成为人们生活中不可或缺的一部分。然而，传统的软件实现方式在高速网络环境下往往无法满足大规模数据通信的需求。为了克服这样的问题，TOE系统应运而生。

TOE系统通过将TCP/IP协议的处理功能从通用计算机系统中分离出来，并放置在专用硬件中，以提高网络数据包的处理能力。而FPGA作为一种灵活、可重构的芯片，能够满足TOE系统中对于高性能、低延迟的硬件加速需求。

本文将分析FPGA技术的基本原理和特点，探讨TOE系统的设计原理以及FPGA在TOE系统中的应用。通过对TOE系统的设计与实现进行总结与展望，将提供对于基于FPGA的TOE系统设计的理论和实践指导。

通过本文的研究，我们可以深入了解基于FPGA的TOE系统在优化网络性能方面的巨大潜力，以及其在适应未来高速网络发展的前景。我们相信，基于FPGA的TOE系统将在未来网络通信领域发挥重要作用，并为网络性能的提升做出积极的贡献。

1.2文章结构

文章结构部分的内容可以按照以下方式编写：

1.2 文章结构

本文分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分概述了文章的背景和目的，提供了对整篇文章的整体理解。首先，概述了基于FPGA的TOE系统设计与实现的主题，并简要介绍了TOE系统和FPGA技术的背景和重要性。接着，给出了整篇文章的结构和章节划分，以便读者能够清晰地了解每个部分的内容。最后，说明了本文的目的，即通过对FPGA在TOE系统设计与实现中的应用进行探讨，促进TOE系统的发展和未来的研究。

基于FPGA和W5500的串口数据切换系统研究与设计

摘要：

串口作为一种常见的通信接口，在嵌入式系统中广泛应用。本文基于FPGA（Field Programmable Gate Array）和W5500芯片，设计了一种串口数据切换系统。该系统能够实现多个串口的数据交换和切换操作，并具备高速传输和稳定性。

关键词：FPGA，W5500，串口，数据切换

1. 引言

串口是一种用于在设备之间进行数据传输的通信接口，在各种嵌入式系统中得到广泛应用。然而，常见的串口接口数量有限，无法满足复杂系统对多串口的需求。为了解决这一问题，本文提出了一种基于FPGA和W5500芯片的串口数据切换系统。

2. FPGA和W5500芯片简介

2.1 FPGA

FPGA是一种可编程逻辑器件，可以根据需求进行编程，实现不同的电路功能。其灵活性和高度可定制性使得FPGA成为嵌入式系统设计的重要工具。

2.2 W5500芯片

W5500是一种以太网控制器，其集成了MAC（Media Access

Control）和PHY（Physical Layer）功能。该芯片能够实现高速数据传输，并支持TCP/IP协议栈。

3. 系统设计

3.1 硬件设计

本系统使用FPGA作为核心控制器，通过FPGA与多个串口通信。为了实现数据切换，本文引入W5500芯片，利用其高速传输和稳定性，实现串口数据的交换和切换。具体的硬件设计包括FPGA和W5500的连接，以及串口与W5500的连接。

3.2 软件设计

本系统的软件设计主要包括FPGA的逻辑设计和W5500的驱动程序设计。FPGA的逻辑设计根据具体需求，编写程序实现串口数据的交换和切换。W5500的驱动程序设计则包括数据的接收和发送等功能。

4. 系统性能测试

为了验证本系统的性能，对其进行了多方面的测试。首先，测试系统能够稳定运行并实现串口数据的交换和切换。其次，测试系统的数据传输速度和实时性，确保系统能够满足实际应用的需求。最后，测试系统的稳定性和可靠性，以保证系统长时间运行不会出现问题。

基于双STM32+FPGA的桌面数控车床控制系统设计

2°2作第6期________________________________________________________________NCTechnology数按技术

基于双STM32+FPGA的桌面数控车床控制系统设计

文杰棱韩震宇王咏麒田海林

（四川大学制造科学与工程学院，四川成都610065）

摘要:针对桌面数控车床对成本和体积提出的新要求，研究设计出基于双STM32和FPGA的嵌入式数控系统。将数控系统加工模式重新划分，并按客户机-服务器设计模式将数控系统任务划分为两部

分。针对两部分的任务需求设计对应的硬件系统，在相应的硬件平台研究实现具体软件功能。最终

在两台不同桌面车床进行车削实验，验证修改数控系统在功能、精度和稳定性等方面的不足,实验证

明嵌入式数控系统能满足一般数控加工需求。关键词:桌面数控车床;嵌入式数控系统;客户机-服务器模式;STM32中图分类号:TG659 文献标识码:B

DOI：10.19287/j. cnki. 1005-2402.2021. 06. 024

Design of control system of desktop CNC lathe based on dual STM32+FPGA

WEN Jieleng, HAN Zhenyu, WANG Yongqi, TIAN Hailin

(School of Mechanical Engineering,Sichuan University,Chengdu 610065,CHN)

Abstract: For lowering the cost and volume of desktop CNC lathes, an embedded CNC based on STM32 and FPGA

is researched and designed. The CNC operating modes are redivided, and the whole CNC tasks are

使用基于FPGA的硬件方法实现算法加速(Altera)

使用基于FPGA的硬件方法实现算法加速

当设计者试图从算法中获得最佳性能但软件方法已无计可施时，可以尝试通过硬件/软件重新划分来进行加速。FPGA易于实现软件模块和硬件模块的相互交换，且不必改变处理器或进行板级变动。本文阐述如何用FPGA来实现算法的硬件加速。

如果想从代码中获得最佳性能，方法包括优化算法、使用查找表而不是算法、将一切都转换为本地字长尺寸、使用注册变量、解开循环甚至可能采用汇编代码。如果所有这些都不奏效，可以转向更快的处理器、采用一个不同的处理器架构，或将代码一分为二通过两个处理器并行处理。不过，如果有一种方法可将那些对时间有严格要求的代码段转换为能够以5-100倍速度运行的函数调用，而且如果这一方法是一种可供软件开发之用的标准工具，这可信吗？现在，利用可编程逻辑作为硬件加速的基础可使这一切都变成现实。

图1：带定制指令的可配置处理器架构

低成本可编程逻辑在嵌入式系统中应用得越来越普遍，这为系统设计者提供了一个无需对处理器或架构进行大的改动即可获得更高性能的可选方案。可编程逻辑可将计算密集型功能转换为硬件加速功能。从软件的角度看，这只是简单地将一个函数调用做进一个定制的硬件模块中，但运行速度要比通过汇编语言优化的相同代码或将算法转换为查找表要快得多。

硬件加速

首先探讨一下什么是硬件加速，以及将算法作为定制指令来实现与采用硬件外围电路的区别。硬件加速是指利用硬件模块来替代软件算法以充分利用硬件所固有的快速特性。从软件的角度看，与硬件加速模块接口就跟调用一个函数一样。唯一的区别在于此函数驻留在硬件中，对调用函数是透明的。

取决于算法的不同，执行时间最高可加快100倍。硬件在执行各种操作时要快得多，如执行复杂的数学功能、将数据从一个地方转移到另一个地方，以及多次执行同样的操纵。本文后面将讨论一些通常用软件完成的操作，经过硬件加速后这些操作可获得极大的性能提高。

如果在系统设计中采用FPGA，那么在设计周期的任何时候都可以添加定制的硬件。设计者可以立刻编写软件代码，并可在最终定稿之前在硬件部分上运行。此外，还可以采取增量法来决定哪部分代码用硬件而不是软件来实现。FPGA供应商所提供的开发工具可实现硬件和软件之间的无缝切换。这些工具可以为总线逻辑和中断逻辑生成HDL代码，并可根据系统配置定制软件库及include文件。

基于FPGA的数字信号处理算法设计与实现

数字信号处理是一门通过数学和算法对信号进行处理的学科，它在现代通信、信号处理和嵌入式系统等领域有着广泛的应用。而FPGA（Field-Programmable Gate Array）作为一种灵活可编程的硬件平台，具备高性能、低功耗的特点，被广泛应用于数字信号处理领域。本文将探讨基于FPGA的数字信号处理算法设计与实现的方法和技术。

一、FPGA的基本原理和特点

在深入探讨数字信号处理算法设计与实现之前，我们先来了解一下FPGA的基本原理和特点。

FPGA是一种由大量可编程逻辑单元和可编程连线构成的集成电路。它的特点在于可以通过对逻辑单元和连线的编程来实现特定的功能，从而满足不同应用场景的需求。与传统的ASIC（Application-Specific

Integrated Circuit）相比，FPGA具有更高的灵活性和可重构性。

FPGA可编程逻辑单元的核心是查找表（Look-Up Table，简称LUT），它可以根据输入信号的状态来计算输出信号。而连线则用于将不同的逻辑单元和功能单元相连接，形成复杂的电路结构。

二、数字信号处理算法设计与实现

基于FPGA的数字信号处理算法设计与实现主要涉及到以下几个方面： 1. 算法设计：首先，我们需要根据实际需求设计出适合的数字信号处理算法。这包括对信号进行采样、滤波、调制、解调、编码、解码等处理操作。

2. 算法模块化：为了提高算法的可维护性和可扩展性，我们通常将算法分解为多个模块，每个模块实现一个特定的功能。这样，不仅可以方便地对算法进行调试和优化，还能够复用已有的模块，加快开发进度。

3. 硬件描述语言（HDL）编写：为了将算法实现在FPGA上，我们需要使用硬件描述语言（如VHDL或Verilog）将算法模块描述为硬件电路。这其中，我们需要考虑时钟频率、数据通路、状态机等因素，以确保电路的正确性和稳定性。

基于FPGA的数据采集系统设计与实现

基于Ｆ　ＰＧＡ的数据采集系统设计与实现　

张泽军，林平分　

（北京工业大学嵌入式系统重点实验室，北京，１　００１２４）　

摘要：设计并实现了一种基于ＦＰＧＡ的高速数据采集系统，后端系统用于采集目标ＡＤＣ芯片的数字输出，　

将采集后的数据传输至ＰＣ机再进行分析。数据采集系统采用ＤＤＲ２　ＳＤＲＡＭ存储、千兆以太网（Ｇｉｇａｂｉｔ　Ｅｔｈｅｒｎｅｔ，ＧＥ）传输设计，在Ａ１　ｔｅｒａ　Ｓｔｒａｔ　ｉｘ　ＩＩＩ　ＦＰＧＡ平台上进行了测试与应用，最终成功采集　

１ＧＢｙｔｅ的数据，连续没有教据丢失。　

关键词：ＦＰＧＡ；ＤＤＲ２　ＳＤＲＡＭ；数据采集　

Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　

ｏｆ　Ｄａｔａ　Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＦＰＧＡ　

ＺＨＡＮＧ　Ｚｅ－ｊｕｎ，ＬＩＮ　Ｐｉｎｇｆｅｎ　

（Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｋｅｙ　Ｌａｂ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１００１２４，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄａｔａ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ（ＤＡＳ）ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＦＰＧＡ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｇｅｔ　ｔｈｅ　

ｏｕｔｐｕｔ　ｄａｔａ　ｏｆ　ｔａｒｇｅｔ　ＡＤＣ，ａｎｄ　ｔｒａｎｓｍｉｔ　ｔｈｅｍ　ｔｏ　ＰＣ　ｆｏｒ　ａｎａｌｙｓｉｓ．ＤＡＳ　ｉｓ　ａｃｈｉｅｖｅｄ　ｗｉｔｈ　ＤＤＲ２　ＳＤＲＡＭ　ｓｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　

Ｇｉｇａｂｉｔ　Ｅｔｈｅｒｎｅｔ　ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ　ｄａｔａ，ａｎｄ　ｉｓ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ　ｏｎ　Ａｈｅｒａ　Ｓｔｒａｔｉｘ　ＩＩＩ　ＦＰＧＡ　ｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ　ＤＡＳ　

ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ　ｓａｍｐｌｅ　１ＧＢｙｔｅ　ｄａｔａ　ｗｉｔｈｏｕｔ　ｄａｔａ　ｍｉｓｓｉｎｇ．　

FPGA设计与应用教学大纲

本课程是计算机、软件工程等专业选修课程，培养学生基于FPGA的嵌入式系统的设计和工程实践能力。通过本课程的学习，使学生掌握基于硬件描述语言（Verilog HDL）的硬件设计方法，熟练掌握FPGA设计流程，熟悉集成开发环境下的FPGA设计、仿真与验证，具有基于FPGA的嵌入式系统协同设计的工程能力。

课程概述

本课程的学习目标是使学生更深入地理解和掌握FPGA程序分析与设计的基本方法，熟练运用Verilog HDL硬件描述语言，应用可综合设计和层次化设计方法，熟练运用ISE、ModelSim、Synplify、ChipScope等软件工具。课程立足于FPGA逻辑设计与可综合方法，为FPGA优化设计奠定基础，能够为未来软硬件协同设计提供底层优化方案。

通过本课程的学习，能够进一步掌握数字逻辑的设计与实现方法，实现全数字化的大规模并行化硬件程序设计和FPGA项目开发。

授课目标

本课程是为了使学生交接FPGA技术前沿，具有撰写技术调研报告和硬件开发工程文档能力，掌握常用FPGA软件开发测试工具和硬件验证平台的使用方法，熟练运用ISE、ModelSim、Synplify、ChipScope等硬件开发工具，同时能够掌握FPGA的结构原理和编程方法，具有分析、设计、编码、和维护FPGA功能模块的能力。

课程大纲

01

绪论

了解的FPGA基础知识：可编程逻辑器件的历史与发展，Xilinx FPGA技术特点和基本结构、FPGA硬件设计相关技术、开放资源。

课时

1.1 FPGA简介

1.2 Xilinx FPGA产品、应用领域

第一章单元作业

第一章单元测验

02

Verilog HDL语言介绍Verilog HDL硬件描述语言的使用。使学生能掌握Verilog HDL的基本语言要素和建模方法，运用Verilog HDL设计基本硬件电路，掌握FPGA程序分析、设计、仿真的基本流程。

基于FPGA的IEEE_1588时钟同步系统的设计与实现

第１３卷　第５期Ｖｏｌ．１３Ｎｏ．５智　能　计　算　机　与　应　用ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＣｏｍｐｕｔｅｒａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ２０２３年５月　Ｍａｙ２０２３

文章编号：２０９５－２１６３（２０２３）０５－００６４－０６中图分类号：ＴＰ３９３文献标志码：Ａ基于ＦＰＧＡ的ＩＥＥＥ１５８８时钟同步系统的设计与实现

徐卓汀，商艳娟，王成群（浙江理工大学信息学院，杭州３１００１８）

摘　要：ＩＥＥＥ１５８８精密时钟协议用于分布式系统中各节点上独立时钟的同步，纯软件实现的ＩＥＥＥ１５８８精密时钟协议的时间戳只能标记在数据链路层，受网络传输延迟以及网络抖动的影响，时钟同步精度一般只能达到微秒级。本文设计了一种基于ＦＰＧＡ的ＩＥＥＥ１５８８协议的时钟同步系统，采用ＥＰ４ＣＥ６Ｅ２２Ｃ８和ＲＴＬ８２０１ＣＰ芯片，通过编程实现ＩＥＥＥ１５８８报文识别、时钟偏移补偿算法等。该方法进一步降低了网络传输延迟的不确定性，提高了时间戳捕获的精度。通过实验对主从时钟同步精度的一致性进行测试，满足设计要求。关键词：ＩＥＥＥ１５８８精密时钟协议；ＦＰＧＡ；时间戳；时钟同步ＤｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＩＥＥＥ１５８８ｐｒｏｔｏｃｏｌｂａｓｅｄｏｎＦＰＧＡＸＵＺｈｕｏｔｉｎｇ，ＳＨＡＮＧＹａｎｊｕａｎ，ＷＡＮＧＣｈｅｎｇｑｕｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＺｈｅｊｉａｎｇＳｃｉ－ＴｅｃｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００１８，Ｃｈｉｎａ）

【Ａｂｓｔｒａｃｔ】ＩＥＥＥ１５８８ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｃｌｏｃｋｐｒｏｔｏｃｏｌｉｓｕｓｅｄｔｏｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｔｈｅｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｃｌｏｃｋｓｏｎｅａｃｈｎｏｄｅｉｎｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｓｙｓｔｅｍ．ＴｈｅｔｉｍｅｓｔａｍｐｏｆＩＥＥＥ１５８８ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｃｌｏｃｋｐｒｏｔｏｃｏｌｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｂｙｐｕｒｅｓｏｆｔｗａｒｅｃａｎｏｎｌｙｂｅｍａｒｋｅｄｏｎｔｈｅｄａｔａｌｉｎｋｌａｙｅｒ．Ｄｕｅｔｏｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｎｅｔｗｏｒｋｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｄｅｌａｙａｎｄｎｅｔｗｏｒｋｊｉｔｔｅｒ，ｔｈｅｃｌｏｃｋｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙｃａｎｏｎｌｙｒｅａｃｈｔｈｅｍｉｃｒｏｓｅｃｏｎｄｌｅｖｅｌ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｓａｃｌｏｃｋｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＩＥＥＥ１５８８ｐｒｏｔｏｃｏｌｂａｓｅｄｏｎＦＰＧＡ．ＥＰ４ＣＥ６Ｅ２２Ｃ８ａｎｄＲＴＬ８２０１ＣＰｃｈｉｐｓａｒｅｕｓｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅＩＥＥＥ１５８８ｍｅｓｓａｇｅｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎａｎｄｃｌｏｃｋｏｆｆｓｅｔｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｈｒｏｕｇｈｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｆｕｒｔｈｅｒｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙｏｆｎｅｔｗｏｒｋｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｄｅｌａｙａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｉｍｅｓｔａｍｐａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｍｅｅｔｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｂｙｔｅｓｔｉｎｇｔｈｅｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙｏｆｍａｓｔｅｒ－ｓｌａｖｅｃｌｏｃｋｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙ．【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】ＩＥＥＥ１５８８ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｃｌｏｃｋｐｒｏｔｏｃｏｌ；ＦＰＧＡ；ｔｉｍｅｓｔａｍｐ；ｃｌｏｃｋｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ󰀁

基于嵌入式FPGA的H.264解码器设计

２０１１年第１　Ｉ期　福建　电脑　１３７　基于嵌入式ＦＰＧＡ的Ｈ．２６４解码器设计　王延玉　，宋秀芳　，田晓伟　，张晓真　，王延京　（１．潍坊科技学院机电系山东寿光２６２７００　２．央子街道横里路小学山东潍坊２６１１０８）　【摘要】：随着Ｈ．２６４视频格式得到广泛应用，对Ｈ．２６４解码的效率要求越来越高。如何在硬件资源　有限的嵌入式环境下对Ｈ．２６４视频编解码算法进行实现与优化就非常重要。本文主要以ＪＭ８．６代码为参　考，在ＳｏＰＣ平台上对Ｈ．２６４基本档次解码器进行移植并进行优化，以达到高效率实时解码的效果。　【关键词】：Ｈ．２６４　ＳｏＰＣ　ＦＰＧＡ视频解码移植　１．引言　视频信息具有信息量大、传送带宽要求高的显著　特点。要使视频得到有效的应用，必须首先解决视频压　缩的问题。Ｈ．２６４是目前国际上最新的数字视频编码　标准。作为最新的视频标准，Ｈ．２６４具有三个方面的特　点：一是注重实用，采用成熟的技术，追求更高的编码　效率；二是注重对移动和ＩＰ网络的适应，采用分层技　术，从形式上将编码和信道隔离开来；三是在ｔ昆合编码　器的基本框架下，对其主要关键部件都做了重大改进，　如多模式运动估计、帧内预测、多帧预测、统一ＶＬＣ、　４×４二维整数变换等。相比以前的标准，Ｈ．２６４呈现出　许多优势：①更高的编码效率：与Ｈ．２６３＋或ＭＰＥＧ一４　相比，在相同编码质量下，Ｈ．２６４可节省５０％的码率；　②更好的网络适应能力：在Ｈ．２６４中，视频编码层　（ＶＣＬ）和网络抽取层（ＮＡＬ）是彼此分离的，这样压缩　后的视频内容可以在不同类型的网络上传输；③更强　的时延适应性：Ｈ．２６４可以在低时延模式下工作以适　应实时通信应用　口会议电视等），也可以在高时延模式　下工作以取得最佳的压缩效果（例如视频图像的存储）；　④更强的容错能力：Ｈ．２６４包含差错消除工具，便于压　缩视频流在误码和丢包（如移动信道或ＩＰ信道）环境　中传输，提高了传输的健壮性。Ｈ－２６４的特点和优势使　其将成为通信、数字电视及互联网视频应用首选标准，　因此对于Ｈ．２６４无论理论研究还是芯片实现都有一定　的工程意义和实用价值。　本文方案：嵌人式处理器＋硬件加速器；那些计算　复杂度高，运算量大的模块用专门设计的硬件模块加　速器实现，其它的用软件来实现；本文是用基于ＦＰＧＡ　的嵌入式系统来实现Ｈ．２６４基本档次的译码器。　２．Ｈ．２６４解码结构　与早期的视频编码标准相同，Ｈ．２６４并不明确规定　一个编解码器如何实现，而是规定了一个编了码的视　频比特流的语法，和该比特流的解码方法，各个厂商的　编码器和解码器在此框架下应能够互通。在实现上具　有较大的灵活性，从而有利于相互竞争。实际上，只要　遵从Ｈ．２６４标准的解码器都必然包含图２—１中各个最　基本的功能模块。　