数字电视信源解码系统中的DDRSDRAM控制器设计

北京工业大学硕士学位论文数字电视信源解码系统中的DDRSDRAM控制器设计姓名：钱程申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：林平分20080401数字电视信源解码系统中的DDRSDRAM控制器设计作者：钱程学位授予单位：北京工业大学相似文献(8条)1.学位论文张立超数字电视信源解码系统架构设计与总线分析2008随着集成电路设计技术的发展和芯片集成度的提高,传统的ASIC设计方法已经不能满足系统设计复杂性和上市时间紧迫性的要求。在数字电视领域,数字电视的广泛普及和数字电视机顶盒技术的发展也给基于传统ASIC设计方法的数字电视信源解码器的设计带来了新的挑战。SoC设计理论和技术的发展则使得系统级芯片在集成电路的设计领域中越来越显现出其优势。本文基于SoC设计方法学对数字电视信源解码系统的架构设计做了理论分析和实践探索,研究了数字电视信源解码系统的设计、实现和验证分析问题。1.SoC设计主要研究系统设计方法和IP核复用等问题。基于系统设计方法,本文通过分析MPEG-2标准中信源解码系统的性能要求及当前的市场情况对信源解码SoC进行了需求分析,从系统功能和性能上定出了信源解码SoC的设计目标。然后结合软硬件划分理论及解码系统各子功能特点对系统进行了软硬件划分,提出了BTV3000信源解码SoC架构。2.BTV3000采用了基于ARM核的双核架构、基于AMBA2.0AHB的总线结构和基于DDRSDRAM的存储器结构。本文重点从软硬件划分的合理性、总线带宽和存储器吞吐率等系统性能因素方面对该架构设计方案进行了定性和定量的分析。3.在IP核复用技术上,主要以视频解码核作为研究对象分析了IP核设计和复用所需要考虑的问题。视频解码核是信源解码系统中最关键的功能模块,该模块对于系统的性能要求也最高。视频解码核的设计重点不仅仅是解码功能的实现,还需要从系统资源和性能角度去考虑。本文主要针对视频解码核中的基于桶型移位计数器的变长解码器的实现方法和基于流水线的运动补偿模块的设计方法做了分析。4.总线性能是SoC设计需要考虑的问题,特别是在基于AHB总线的系统中,总线利用率以及主设备间的总线竞争对系统性能影响很大。BTV3000采用了系统总线和存储总线分开的总线方案,系统总线采用单层AHB总线结构和延迟优先级总裁方案,存储总线采用单层AHB总线结构和简单优先级总裁方案。5.介绍了基于Mentor的Seamless软硬件协同验证平台,并基于此平台完成了BTV3000的系统级功能验证和性能分析,重点分析了总线仲裁方案对系统总线和存储总线的性能影响。2.学位论文张凤珊基于通用DSP的数字电视信源解码器的设计与实现2005如今在我国，电视依然是老百姓最为熟悉和最为喜爱的获取信息和娱乐的方式。近几十年来，伴随着各种技术的发展，特别是数字编码、数字传输、集成电路和显示器件等方面的实用技术突破，已使数字电视市场在世界范围形成成为可能。庞大的数字电视市场为数字电视设备的发展带来了巨大的潜在机遇。该文提出了采用通用DSP全软件实现标准清晰度电视(SDTV)信源解码器的方案，对方案的可行性进行了充分的论证，然后从硬件和软件两方面阐述了该方案的具体实现。该方案的提出为通用DSP进入数字电视领域进行了技术可行性的研究，为最终成功研制基于通用DSP、算法完全由软件实现、具有自主知识产权的数字高清晰度电视(HDTV)信源解码器打下基础。在硬件方面，该文主要讨论了硬件系统的总体方案以及系统输出部分的具体实现。该系统采用世界上最先进的通用DSPTMS320C6415为核心处理芯片，通过硬件手段较好地解决了传送流输入、视频显示、音频播放以及高数据吞吐率等问题。此外，该硬件系统还兼容视频捕获和图像匹配处理机功能。在软件方面，该文着重论述了数字电视信源解码所涉及的音频核心解码算法在嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ上的具体实现。根据信源解码系统各个软件模块和系统软件之间的相互关系，提出了以数据为驱动源，基于任务优先级的多任务实时调度策略，成功地实现了音频解码和音频播放在实时多任务环境下的实时调度。采用各种办法对运算量较大的代码进行优化，使它们的执行速度得到大幅度的提高，为视频实时解码输出以及整个信源解码系统的正常工作打下了坚实的基础。3.期刊论文郭斌林一种高性价比的数字电视信源解码系统芯片-卫星电视与宽带多媒体2006,(6)数字电视比模拟电视更加清晰稳定、内容更加丰富多彩,正越来越受到人们的普遍欢迎.数字电视不仅在我国,而且在世界范围内将通过卫星、地面及有线的方式进行传播,最终会得到普及.尤其是东西方发达国家,将在未来的几年里实现电视传播、处理的全面数字化.如美国与日本分别将在2009年和2010年停播模拟电视,我国也将于2015年停止模拟电视的播出.因此,数字电视将在未来几年得到迅速发展,并将带来一场革命.将极大促进我国文化产业的发展,并带动高技术产业、电子产品制造业、软件业等信息产业和民族工业的发展,形成上万亿元的产值.4.学位论文杨宇红数字电视信源解码SOC设计若干关键技术研究2007与SOC相关的研究工作正成为国际设计自动化领域的热点，它的研究成果将不仅对IC的发展起积极的推动作用，更会对整个信息产业产生深远的影响，芯片和系统的统一在未米是一个不可阻挡的大趋势。SOC技术主要包含了三个方面的内容：首先是系统设计方法，对一个复杂的高性能的SOC架构应该在不同的架构模块之间进行较好的平衡，以便以合理的代价(面积，功耗，输入输出率)提供所需的功能；如何在硬件和软件设计中取得平衡，获得最优的设计结果也是需要认真探讨的。其次是IP核的设计和使用，IP核的生成绝非是简单的设计抽取和整理，它所涉及的设计思路、时序要求、性能要求等均需要人们重新审视己经熟知的设计方法；IP核的使用也绝不等同于集成电路设计中的单元库的使用，它所涉及的内容几乎覆盖了集成电路设计中的所有经典课题，包括测试、验证、模拟、低功耗等。第三个内容是深亚微米集成电路设计，对于0.15um或更细线条的时候无法保证现在的设计思路和布局规划和时序驱动的方法仍然有效.深亚微米集成电路设计方法的根本性突破是SOC设计方法学中最具挑战性的。本文主要研究如何将第一和第二个方面的，一些设计技术应用于数字电视信源解码系统中，对基于H.264/AVC的视频信源解码SOC的设计实现进行研究.即有效的系统级设计空间搜索以及SOC平台架构及软硬件协同设计方法和可重用的解码器IP核的开发，叙述围绕该课题的详细内容。本文首先提出了一种将敏感度分析与参数关联性相结合的SOC系统设计空间搜索方法，可对系统进行快速准确的参数设计空间的搜索，提取均衡最优解集。进而采用基于平台的虚拟原型设计方法对数字电视信源解码SOC系统架构进行了合理的开发设计，权衡来自软硬件的所有要求和条件限制，如平台架构的灵活性、存储访问带宽以及有效合理的仲裁策略等要求，采用了多级系统总线结构。在IP核的设计和集成时将功能计算模块与通信模块的设计相分离，中间用通用的封装接口衔接的方法以增强IP的重用性，多个IP从模块的通信功能可以采用共享模块由系统设计者完成。最后对整个设计进行了模块级和系统级功能和时序的仿真验证，系统级验证是在本文提出的虚拟原型机仿真环境中进行软硬件协同的仿真验证，在该环境中的仿真结果提供了更真实有效的系统功能和性能指标数据。IP核的内部性能的好坏和功耗、面积等是否优化直接影响到整个SOC的性能和实际应用，因此本文对集成于信源解码SOC平台的视频解码IP核首先进行硬件优化设计，使之作为硬件加速器，提高整个电路的解码性能指标。采用高度并行和流水(Pipeline)的结构进行快速有效的设计。对H.264/AVC视频解码的整体架构就采用了基于块、宏块和/或帧的混合流水级设计，对其中的主要模块在算法复杂度和计算特征分析的基础上进行硬件的优化设计，尽可能的减小处理时延，提高实现效率，同时兼顾了存储需求和硬件复杂度等方面。由于现在多种标准并存，新的标准和工具也不断涌现，因此有必要考虑架构的灵活性和兼容性，为此本文提出了一种扩展指令集加协处理器的视频流语法解析架构，对熵解码和算术解码这些复杂度较高模块采用硬件协处理器实现，在指令集中增加相应的特殊指令。随着多媒体标准的不断改进和日益增多，在消费产品内如何快速升级实现这些标准的兼容和互操作是产品获得成功所必需的，采用多媒体可编程架构设计的意义在于可编程处理器的灵活性，宜于实现多种标准的互操作和升级，因此现在主要的设计工作从硬件实现转移剑了嵌入式软件和整体架构实现。基于对H.264/AVC视频解码器模块复杂度和计算行为的分析，将部分模块逐步抽出改由软件实现，深入研究了如何利用可编程处理器的并行处理能力和高效的多媒体处理指令米优化H.264/AVC视频解码器模块的设计，并与硬件实现的性能进行了比较，以期满足高分辨率实时解码的规范要求。而对其它的一些具有复杂和规则计算行为特征的模块，如熵解码，算术解码和去块滤波器等则采用了便件协处理的实现方式，以达到更高效和实时处理的性能要求。对嵌入了多媒体处理器的整个系统的软硬件协同设计包括系统集成方式和软便件的接口及其通信协议等方面进行了探索。5.学位论文陈小英数字视频广播(DVB)中信源解码技术的研究1998卫星数字视频广播,从出现到现在短短的几年内,取得了迅速的发展.现在已经有来自21个国家及地区的170多个成员采用了DVB标准进行卫星广播.DVB是当今世界广播电视领域的发展趋势,也是中国广播电视技术九五规划的发展方向.96年底广东、河南、内蒙等十省的省台节目已经通过亚洲民卫星进行播出,采用的就是ETSI的DVB-S/MPEG2标准.开发卫星数字电视的集成接收机(IntegratedReceiverDecoder)已经成为中国广播电视产业的紧迫问题.该设计的任务是开发数字视频广播(DVB)中信源解码系统,它是卫星数字电视的集成接收机的重要部分.基于该系统还可开发DVD、HDTV和VOD等系统.该论文首先介绍了DVB的理论基础,包括信道编码及其调制、信源编码(MPEG-2标准在DVB系统中的实施)、条件接收系统,并对其各种传输系统信道编码调制方案进行一定的比较分析.然后通过对目前各种DVB机顶盒结构、MPEG-2解码芯片的发展的分析,构造出基于微机的DVB信源解码系统,完成了系统的软、硬件系统方案的设计和实现.最后总结了系统开发中的一些有益的经验,并提出了改进措施.在此基础上,设计了基于单片机的DVB信源解码系统.6.学位论文林健基于DMB-TH的移动数字电视接收机的设计与实现2008数字电视是目前最具发展前景的产业之一，我国也推出自己了的地面数字电视广播标准-DMB-TH。在这种形势下，各种针对DMB-TH的数字电视产品都被开发出来，便携式移动电视接收机也是其中之一。本文依据作者参加的移动数字电视接收机项目写成，项目开发了一款可以实现随时、随地的接收播放电视节目的便携式电视接收机设备。本课题的主要就是研究移动电视接收机的设计与实现。接收机系统主要由信道接收、解调系统，TS流解复用系统，MPEG信源解码系统三大部分组成。本文根据数字电视接收机的组成，首先对本课题研究的接收机系统的软硬件总体方案做了讨论，分析了硬件平台、操作系统的选择及应用程序的关键设计；接着，对基于DMB-TH标准的调谐解调器的设计做了分析并完成相关驱动；接下来，讨论了用FPGA实现的PID硬过滤和由软件实现的section软过滤的分层结构的TS流解复用模块的设计，使用这种分层结构的TS流解复用方案既经济又有很大的灵活性，便于修改；与用户良好的交互是产品好坏的关键之一，用户接口模块就是实现与用户的交互功能，本系统依据硬件方案的OSD单元、触摸屏驱动芯片特点完成用户接口模块的实现，它分为输入模块、用户管理模块和输出模块，这样的分模块方式结构清晰，也具备一定的移植能力；最后，对系统运行的问题做了优化，优化的结果使系统性能得到了很大的提高。最后，在本项目结束后，移动接收机的样机已经制作出来，并进行了小批量的生产。样机可以方