面向高性能SOC應(yīng)用的MP3解碼器軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)與驗(yàn)證.pdf

1、便攜式MP3播放器、集成MP3功能的PDA、Smart phone等產(chǎn)品銷量日益增加，市場(chǎng)潛力巨大。這充分說(shuō)明，對(duì)于消費(fèi)類電子產(chǎn)品而言，MP3播放功能已逐漸發(fā)展成為一種必需。因?yàn)镸P3應(yīng)用的廣泛性，MP3解碼算法的軟硬件實(shí)現(xiàn)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。對(duì)于消費(fèi)類電子產(chǎn)品，如PDA、手機(jī)、MP3播放器等，硬件設(shè)計(jì)者需要綜合考慮系統(tǒng)性能、電路面積、功耗等因素，才能設(shè)計(jì)出高性能、面積小、功耗低的成功產(chǎn)品。SoC將原來(lái)由許多芯片完成的功能，集中到一塊芯

2、片中完成，已經(jīng)成為當(dāng)今超大規(guī)模集成電路的發(fā)展趨勢(shì)。因?yàn)锳RM微處理器的高效能、低功耗與低成本等優(yōu)點(diǎn)，以及軟硬件開發(fā)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，基于ARM微處理器核的SoC芯片是嵌入式低功耗應(yīng)用的首選。對(duì)于要求越來(lái)越高的多媒體應(yīng)用，在SoC中集成功能強(qiáng)大的硬件加速器，用軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的方法使系統(tǒng)達(dá)到低成本、低功耗的設(shè)計(jì)目標(biāo)，是一個(gè)重要的研究方向。 本研究利用MAD作為可執(zhí)行的規(guī)格模型，采用軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的方法來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)完整的MP3解碼系統(tǒng)。分析代

3、碼剖析的結(jié)果，以及各部分硬件實(shí)現(xiàn)的代價(jià)，確定軟硬件劃分，用硬件實(shí)現(xiàn)幀間數(shù)據(jù)運(yùn)算量波動(dòng)較大、導(dǎo)致實(shí)時(shí)解碼MIPS波動(dòng)的Huffman解碼，以及運(yùn)算密集、硬件實(shí)現(xiàn)代價(jià)小的IMDCT部分，而其它部分進(jìn)行軟件優(yōu)化。設(shè)計(jì)合理的串/并行折衷的Huffman解碼器結(jié)構(gòu)，在保證性能的前提下減小了面積和功耗。采用Lee快速算法為原型設(shè)計(jì)IMDCT硬件加速器，提出了協(xié)同式細(xì)粒度并行調(diào)度與寄存器分配算法，應(yīng)用于硬件加速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，得到了優(yōu)化的電路結(jié)構(gòu)。文中明