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高清視頻編解碼系統控制模塊設計

資 源 簡 介

在航空航天,遙感測量,安全防衛以及家用影視娛樂等領域,要求能及時保存高清晰度的視頻信號供后期分析、處理、研究和欣賞。因此,研究一套處理速度快,性能可靠,使用方便,符合行業相關規范的高清視頻編解碼系統是十分必要的。 本文首先介紹了高清視頻的發展歷史。并就當前相關領域的發展闡述了高清視頻編解碼系統的設計思路,提出了可行的系統設計方案?;贖.264的高清視頻編碼系統對處理器的要求非常高,一般的DSP和通用處理器難以達到性能要求。本系統選擇富士通公司最新的專用視頻編解碼芯片MB86H51,實時編解碼分辨率達到1080p的高清視頻。芯片具有壓縮率高,功耗低,體積小等優點。系統的控制設備由三塊FPGA芯片和ARM控制器共同完成。FPGA芯片分別負責視頻輸入輸出,碼流輸入輸出和主編解碼芯片的控制。ARM作為上層人機交互的控制器,向系統使用者提供操作界面,并與主控FPGA相連。方案實現了高清視頻的輸入,實時編碼和碼流存儲輸出等功能于一體,能夠編碼1080p的高清視頻并存儲在硬盤中。系統開發的工作難點在于FPGA的程序設計與調試工作。其次,詳細介紹了FPGA在系統中的功能實現,使用的方法和程序設計。使用VHDL語言編程實現I2C總線接口和接口控制功能,利用stratix系列FPGA內置的M4K快速存儲單元實現128K的命令存儲ROM,并對設計元件模塊化,方便今后的功能擴展。編程實現了PIO模式的硬盤讀寫和SDRAM接口控制功能,實現高速的數據存儲功能。利用時序狀態機編程實現主芯片編解碼控制功能,完成編解碼命令的發送和狀態讀取,并對設計思路,調試結果和FPGA資源使用情況進行分析。著重介紹設計中用到的最新芯片及其工作方式,分析設計過程中使用的最新技術和方法。有很強的實用價值。最后,論文對系統就不同的使用情況提出了可供改進的方案,并對與高清視頻相關的關鍵技術作了分析和展望。

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