MPEG-2视频解码器的接口转换及软硬件协同仿真设计

摘要

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。基于IP可重用方法学的SoC设计理论和技术的起步与飞速发展，标志着集成电路设计已进入片上系统(SoC)时代。作为数字机顶盒的重要部分，MPEG-2解码器的解码技术成形已久。为了适应当今接口、总线技术和系统架构设计的发展，本文基于SoC设计方法学对数字电视视频解码系统做了理论分析和实践探索，研究了数字电视视频解码系统的接口设计、架构实现和验证分析问题。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标准中视频解码系统的性能要求及当前市场对视频解码SoC的需求状况，从系统功能、性能和架构上定出了视频解码SoC的设计目标。针对视频解码子系统在MPEG-2主级、主层和主级、高层的应用，围绕接口转换的实现、总线结构的设计及视频解码子系统的系统集成和软硬件系统仿真验证展开。 本文在已有的第三方MPEG-2解码器IP基础上，通过设计接口转换电路将原有IP的VCI接口标准转换为流行的AMBA2．0 AHB总线标准，并定义新的系统架构，通过基于Mentor的Seamless CVE开发平台的软硬件联合仿真，在ARM9处理器上运行自行开发的软件来初始化硬件系统并通过中断方式控制整个解码过程，配合多种测试方案，全面测试解码器的各种工作状态，在保证解码器所支持的所有功能工作正常的基础上，极大的提高系统整体性能。本研究的意义在于，顺应当今嵌入式技术主流发展方向，将固有的视频解码IP核VCI接口改为广泛使用的AMBA2．0 AHB总线标准，通过建立软硬件仿真环境测试新的接口部分保证其原有功能不变，从而使得此IP可应用于当今流行的系统架构中，以脱离因过时的接口标准而不能被直接应用的被动的局面。本文的分析对于多媒体应用领域，特别是嵌入式多媒体应用领域有很好的参考意义，并且对其它总线结构的系统设计提供一些借鉴意义，同时也为系统的优化提供了一定的依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题背景

1.1.1 SoC设计方法学概论

1.1.2数字电视机顶盒技术概况

1.1.3 MPEG-2标准概况

1.2 SoC单芯片解决方案研究现状

1.3论文研究内容及组织结构

第二章 MPEG-2视频编解码系统

2.1 MPEG-2视频编解码过程

2.2 MPEG-2视频结构

2.2.1 MPEG-2视频流层结构

2.2.2 MPEG-2帧间编码结构

2.3 MPEG-2视频编码方式

2.3.1基于场的运动补偿

2.3.2二维DCT

2.3.3量化

2.3.4扫描

2.3.5 VLC编码

2.4本章小结

第三章VCI接口标准与AHB总线协议

3.1 VCI接口标准

3.1.1 VCI标准总述

3.1.2 PVCI接口

3.1.3 BVCI接口

3.2 AHB总线协议

3.2.1 AHB总线规范

3.2.2 AHB总线特性及结构

3.2.3 AHB总线的传输时序

3.3本章小结

第四章MPEG-2视频解码器接口转换

4.1可重用设计技术

4.1.1IP核的基本特征

4.1.2 IP核的复用技术

4.2 VCI接口向AHB总线接口的转换

4.2.1总线封装的设计

4.2.2 PVCI向AHB总线接口的转换

4.2.3 BVCI向AHB总线接口的转换

4.2.4 HLOCK逻辑的使用

4.2.5对接口封装的简单功能验证

4.3本章小结

第五章嵌入式软硬件协同仿真平台的设计

5.1嵌入式软硬件协同验证技术

5.1.1协同验证的原理

5.1.2协同验证的优点

5.2软硬件协同验证平台

5.3协同验证硬件环境

5.3.1 AHB总线仲裁机制的设计

5.3.2数据拆分与重组模块的设计

5.4协同验证软件环境

5.4.1启动代码设计

5.4.2解码流程控制软件设计

5.5仿真条件及结果分析

5.5.1寄存器测试

5.5.2视频解码流程测试

5.5.3视频解码出错检查

5.5.4多路并行视频解码测试

5.6本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢