基于Zynq的JPEG图像压缩系统设计-论文.pdf

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1、技术纵横基于Zynq的JPEG图像压缩系统设计胡灿，樊旭，何顶新(华中科技大学自动化学院，武汉430074)摘要：介绍了基于Zynq平台实现的JPEG图像压缩系统。该系统利用Zynq片上AXI总线实现了ARM与FPGA核间高吞吐率的数据交互操作，并结合了ARM和FPGA在嵌入式系统开发中各自的优势，对软硬件功能的实现进行了明确的划分。通过具体的实验测试，本系统的通用性及高效性得到了验证，并且该系统可方便地移植到不同的实际应用中。关键词：XC7Z020一CLG484；ZynqSoC；AXI总线；JPE

2、G压缩中图分类号：TN919．81文献标识码：AJPEGImageCompressionSystemBasedonZynqeHuCan，FanXu，HeDingxin(SchoolofAutomation，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，China)Abstract：ThispaperintroducestheJPEGimagecompressionsystembasedonZynq．Inthissystem，ahighban

3、d—widthcommunicationbetweenARMandFPGAisimplementedbyutilizingAXIbusinZynq．InordertocombinethefeaturesofARMandFPGAinembeddedsystemdevelopmenteffectively，therealizationoftasksarepartitionedintosoftwareandhardware．Atlast，apracticalexperimentispres—entedto

4、illustratethattheimagecompressionsystemhasthecharacteristicsofhigh—efficiencyanduniversality，andthissystemcanbeap—pliedtOdifferentapplicationsconveniently．Keywords：XC7Z020一CLG484；ZynqSoC；AXIbus；JPEGcompression若使用ARM微控制器进行开发，软件方法的实现受引言限于指令的串行执行，处理速度不会太快

5、，且存在计算性随着多媒体技术以及通信技术的迅猛发展，高质量数能不足等问题。而使用高性能DSP进行实现时，虽然字图像的应用越来越广泛，然而未经压缩的数字图像的数DSP内部有专门的结构加速实现数字信号处理，但存在开据量非常大，势必会给图像的存储和传输都带来很大的困发复杂、可移植性不强等问题，而且由于是串行指令执行难，因此对数字图像的有效压缩是不可或缺的。在现有图系统，仍存在处理速度上的局限。针对单纯使用FPGA进行开发时，虽然硬件并行计算的优势能满足图像编码算像压缩编码技术中，静态图像压缩编码标准JPE

6、G以其显法处理性能上的需求，但在图像数据的采集(如USB摄像著的压缩效率、较低的图像质量损失以及较低的实现复杂头)以及数据传输通信(如网络传输)方面，相较嵌入式度得到了广泛应用，是常用的国际标准。CPu而言，存在开发难度大、复杂度高、资源消耗多等问JPEG静态图像压缩标准于1991年由联合图像专家题，不利于系统通用平台化实现。组JPEG(JointPictureExpertGroup)制定。发展至今，要实现完整通用的图像压缩系统，可以采用ARM和JPEG图像压缩系统在各大通用处理器平台上的软件实FP

7、GA软硬件协同设计的方式来实现整个系统平台，现早已成熟，但由于这些算法的实现需要大量系统资源ARM处理器完成数字图像的采集以及压缩后数据的传(内存、浮点运算)的消耗，很难直接移植到资源有限的嵌输，FPGA作为协处理器，通过高速并行计算完成JPEG入式平台中。为了实现JPEG图像压缩在嵌入式平台中编码算法的硬件实现。的应用，不少学者对JPEG编码算法进行了优化，并在针对ARM和FPGA这种异构多核的协同开发，核间ARM微控制器、高性能DSP中进行了实现[2]。由于图通信速率通常是系统设计的限制所在，但

8、目前单芯片上集像质量及其对处理实时性要求的不断提高，一些学者提出成ARM和FPGA的技术已经很成熟，如Xilinx公司2011了采用FPGA并行硬件来实现JPEG图像压缩算法的解年推出的Zynq一7000系列芯片]，片内高性能通信总线决方案]，且取得了不错的效果。很好地解决了核间通信速率这一瓶颈。本文采用搭载有34Microcontrollers＆EmbeddedSystems2015年第7期www．mesnet．com．cn技术纵横XC7Z020一CLG484芯片的