基于fpga的数据实时无损压缩系统设计

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1、中北大学硕士学位论文基于FPGA的数据实时无损压缩系统设计姓名：李雷定申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：马铁华;尤文斌20090504中北大学学位论文基于FPGA的数据实时无损压缩系统设计摘要某些复杂环境下的动态测试系统具有测试精度高、数据量大、传输距离远、无线传输速度慢等特点，这给数据的存储与传输造成很大的困难，采用硬件进行实时无损压缩就成为必要。本研究课题就是在这一背景下提出的。本文设计了一种基于FPGA的数据实时无损压缩系统，算法采用LZW算法。首先通过对比分析常用数据无损压缩算法的特点得出LZW算法在实时性、实现复杂度、

2、所需的存储容量、算法的压缩效果和适用的场合方面都有不错的特点，因此以它作为硬件实现的算法。此数据实时无损压缩系统由数据实时无损压缩硬件电路、测试软件、解压软件与读数软件组成，其中数据实时无损压缩硬件电路由数据采集、数据压缩、控制单元、数据存储、电源管理等几部分组成，核心器件是FPGA，采用ALTERA公司CycloneII系列EP2C5T14418。利用FPGA芯片内部的RAM资源构成输入数据的缓存器以及LZW算法所需的2个字典存储器，并结合有利于硬件实现的字典管理策略完成了实时无损压缩，同时FPGA还负责对模数转换器、闪存的控制等功能。本设

3、计采用QUARTUSII为FPGA器件软件开发平台，采用VHDL+原理图的混合输入方式进行层次化描述。本设计完成了数据实时无损压缩的硬件电路，还用VC设计了相应的测试软件与解压软件，其中测试软件给硬件压缩器以后的功能升级提供了极大的便利。经过仿真及相关实验，所设计的硬件压缩电路在24MHz的时钟频率下，实时压缩速率为每秒1M个数据样本，每个样本为12bit，对测试数据压缩比一般为25％左右，存储容量为IGbit，能够满足某些系统的实时要求。关键词：无损压缩，LZW算法，字典，FPGA，闪存中北大学学位论文Designofreal-timelo

4、sslesscompressionAbstractsystembasedonFPGASomedynamicmeasuringsystemincomplexenvironmenthascharacteristicofhighmeasurememaccuracy,largevolumeofdata,fartransmissiondistanceandslowspeedofwirelesstransmission．Thatcausegreatdifficultiesindatastorageandtransmission．Soimplementat

5、ionofhardwarecircuitforreal—timelosslesscompressionhasbecomenecessary．Thisthesismainlydeals、Ⅳiththedesignandimplementationofareal—timelosslessdatacompressionsystem．ThecompressionalgorithmisLZWalgorithm．Firstofall，throughtheanalysisofcommonlyusedlosslessdatacompressionalgori

6、thmtodrawaconclusion：LZWalgorithmhasgoodcharacteristicsinreal-time，implementationcomplexity,therequiredstoragecapacity,compressionalgorithmperformanceandtheapplicationofoccasions．ThereforethisdesignUSeSitasthehardwareimplementationalgorithm．Thereal-timelosslesscompressionsy

7、stemconsistsofhardwareforreal-timelosslesscompression，testingsoftware，decompressionsoftwareandreadingsoftware．Thehardwarecircuitforreal—timelosslesscompressionincludesdataacquisition，datacompression,controlcircuit，datastorage，powermanagement，andSOon．TheCOredeviceisALTERAFPG

8、AEP2C5T14418．FPGAwillnotonlyachievereal—timelosslessLZWcompressionalgorithm，isalso