基于Q-Coder算術(shù)編碼器IP核的設(shè)計(jì)

3 算術(shù)編碼器的實(shí)現(xiàn)

3.1 算術(shù)編碼流程

所有的設(shè)計(jì)都是用Verilog硬件描述語(yǔ)言編寫(xiě)的，由上述描述可知，算術(shù)編碼器的輸出不僅和當(dāng)前狀態(tài)有關(guān)，而且和輸入也相關(guān)，所以本文選擇Mearly有限狀態(tài)機(jī)[5]來(lái)描述復(fù)雜的控制模塊。整個(gè)設(shè)計(jì)的主有限狀態(tài)機(jī)如圖2所示。

圖2 算術(shù)編碼主有限狀態(tài)機(jī)

3.2 模塊設(shè)計(jì)

duram是雙口sram作為片內(nèi)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)輸入的數(shù)據(jù)，當(dāng)采用FPGA進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，直接調(diào)用Altera公司的宏功能塊即可;ari_core是實(shí)現(xiàn)算術(shù)編碼的運(yùn)算處理單元，包含一個(gè)存儲(chǔ)概率估值和當(dāng)前MPS符號(hào)的表以及LPS和MPS編碼子程序;模塊control是數(shù)據(jù)流控制單元，用于組織片內(nèi)存儲(chǔ)單元duram和運(yùn)算處理單元ari_core以及片外sram的數(shù)據(jù)交換。模塊control是整個(gè)設(shè)計(jì)的控制單元，負(fù)責(zé)調(diào)度以上各個(gè)模塊，產(chǎn)生控制和聯(lián)絡(luò)信號(hào)以及地址信號(hào)。模塊結(jié)構(gòu)原理如圖3所示。

3.3 電路驗(yàn)證

將布局布線(xiàn)后生成的文件下載到自行設(shè)計(jì)的一塊FPGA的PCI開(kāi)發(fā)板里進(jìn)行驗(yàn)證，如圖4所示。板上是一片Altera cyclone系列FPGA ep1c12qfp240，該FPGA含有約25萬(wàn)邏輯門(mén)、30KB內(nèi)部RAM。PCI接口控制邏輯也是在FPGA中實(shí)現(xiàn)[6~8]，然后編寫(xiě)PCI驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序，先由Jasper軟件處理，抽取軟件中量化模塊處理后的數(shù)據(jù)，輸入FPGA中進(jìn)行處理，再將數(shù)據(jù)返回給軟件中的下一模塊，驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的算術(shù)編碼IP核的正確性，并計(jì)算處理時(shí)間。

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