在航空航天，遙感測量，安全防衛(wèi)以及家用影視娛樂等領(lǐng)域，要求能及時(shí)保存高清晰度的視頻信號(hào)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(yè)相關(guān)規(guī)范的高清視頻編解碼系統(tǒng)是十分必要的。 本文首先介紹了高清視頻的發(fā)展歷史。并就當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展闡述了高清視頻編解碼系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，提出了可行的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。基于H.264的高清視頻編碼系統(tǒng)對(duì)處理器的要求非常高，一般的DSP和通用處理器難以達(dá)到性能要求。本系統(tǒng)選擇富士通公司最新的專用視頻編解碼芯片MB86H51，實(shí)時(shí)編解碼分辨率達(dá)到1080p的高清視頻。芯片具有壓縮率高，功耗低，體積小等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)的控制設(shè)備由三塊FPGA芯片和ARM控制器共同完成。FPGA芯片分別負(fù)責(zé)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(jī)交互的控制器，向系統(tǒng)使用者提供操作界面，并與主控FPGA相連。方案實(shí)現(xiàn)了高清視頻的輸入，實(shí)時(shí)編碼和碼流存儲(chǔ)輸出等功能于一體，能夠編碼1080p的高清視頻并存儲(chǔ)在硬盤中。系統(tǒng)開發(fā)的工作難點(diǎn)在于FPGA的程序設(shè)計(jì)與調(diào)試工作。其次，詳細(xì)介紹了FPGA在系統(tǒng)中的功能實(shí)現(xiàn)，使用的方法和程序設(shè)計(jì)。使用VHDL語言編程實(shí)現(xiàn)I2C總線接口和接口控制功能，利用stratix系列FPGA內(nèi)置的M4K快速存儲(chǔ)單元實(shí)現(xiàn)128K的命令存儲(chǔ)ROM，并對(duì)設(shè)計(jì)元件模塊化，方便今后的功能擴(kuò)展。編程實(shí)現(xiàn)了PIO模式的硬盤讀寫和SDRAM接口控制功能，實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。利用時(shí)序狀態(tài)機(jī)編程實(shí)現(xiàn)主芯片編解碼控制功能，完成編解碼命令的發(fā)送和狀態(tài)讀取，并對(duì)設(shè)計(jì)思路，調(diào)試結(jié)果和FPGA資源使用情況進(jìn)行分析。著重介紹設(shè)計(jì)中用到的最新芯片及其工作方式，分析設(shè)計(jì)過程中使用的最新技術(shù)和方法。有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。最后，論文對(duì)系統(tǒng)就不同的使用情況提出了可供改進(jìn)的方案，并對(duì)與高清視頻相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)作了分析和展望。
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