基于fpga的高清视频编解码系统控制模块设计new

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1、{HJ]∞，—王主，i*}：—卫塑!14＆Rn：—』垡!!!一w‰～孙主卸嚆1匕湾硕士学位论文论文题目茎王!!壁垒塑壹堕垫塑塑壁型系统控制模块设计学生姓名学号指导学科教师专业研究方眭世晨硕050624刘峰教授信号与信息处理向图像处理与多媒体通信沧文提交日期二oo八年四月南京邮电大学硕士学位论文摘要摘要在航空航天，遥感测量，安全防卫以及家用影视娱乐等领域，要求能及时保存高清晰度的视频信号供后期分析、处理、研究和欣赏。因此，研究一套处理速度快，性能可靠，使用方便，符合行业相关规范的高清视频编解码系统是十分必要的。本文首

2、先介绍了高清视频的发展历史。并就当前相关领域的发展阐述了高清视频编解码系统的设计思路，提出了可行的系统设计方案。基于H．264的高清视频编码系统对处理器的要求非常高，一般的DSP和通用处理器难以达到性能要求。本系统选择富士通公司最新的专用视频编解码芯片MB86H51，实时编解码分辨率达到1080p的高清视频。芯片具有压缩率高，功耗低，体积小等优点。系统的控制设备由三块FPGA芯片和ARM控制器共同完成。FPGA芯片分别负责视频输入输出，码流输入输出和主编解码芯片的控制。ARM作为上层人机交互的控制器，向系统使用者提

3、供操作界面，并与主控FPGA相连。方案实现了高清视频的输入，实时编码和码流存储输出等功能于一体，能够编码1080p的高清视频并存储在硬盘中。系统丌发的工作难点在于FPGA的程序设计与调试工作。其次，详细介绍了FPGA在系统中的功能实现，使用的方法和程序设计。使用VHDL语言编程实现12C总线接口和接口控制功能，利用stratix系列FPGA内置的M4K快速存储单元实现128K的命令存储ROM，并对设计元件模块化，方便今后的功能扩展。编程实现了PIO模式的硬盘读写和SDRAM接口控制功能，实现高速的数据存储功能。利用

4、时序状态机编程实现主芯片编解码控制功能，完成编解码命令的发送和状态读取，并对设计思路，调试结果和FPGA资源使用情况进行分析。着重介绍设计中用到的最新芯片及其工作方式，分析设计过程中使用的最新技术和方法。有很强的实用价值。’最后，论文对系统就不同的使用情况提出了可供改进的方案，并对与高清视频相关的关键技术作了分析和展望。关键词：高清视频H．264FPGAMB86H51南京邮电大学硕士学位论文AbatraetAbstractHigh-definitionvideocodecsystemiswidelyusedinae

5、rospace，remotemeasurements，securityandEntertainmentforanalysisorresearch．Therefore，theworkingforahighspeed，reliableperformanceofhigh-definitionvideocodecsystemisverynecessary．Firstly,thispaperintroducesthehistoryofhigh-definitionvideoandgivessomeworkablesystem

6、designmethods．Thecorechipismostimportantincodecsystems，Itmusthaveallexcellentperformancebecausethehigh-definitionH．264videocodingsystemneedscomplexcalculation．DSPandgeneral-purposeprocessorscannotachievetherequirementperformance．Fujitsu’SMB86H51hasbecomeOurbes

7、tchoice．Itisareal—timeH．264codecchipforhigh-defmitionvideowhoseresolutionisupto1080p．IDEinterfaceisusedfortransmittingBitstreamandstoreitinharddisk．Asadataacquisitionsystem，harddiskhasbeenthemostimportantstoragedevicesincomputersystemduetoitslowcostandhighstab

8、ility．ControlSystemincludesthreeFPGAandanARM．TheFPGAresponsibleforvideoandbitstreamI／Oandcontrolthemainchip．SohowtoprogrammingFPGAandARMisthemostdifficultpointinthissystem．Secondly