MJPEG视频编解码的SOC设计

论文摘要

随着信息技术的不断发展,图像信息在人们日常信息交流之中发挥着广泛的应用。目前的图像处理系统大体上可以分为两类,通用视频图像处理系统和专用图像处理系统。前者一般以通用计算机为基础,如工作站和微机等。其中很多都是以PC机为基础的处理系统。而专用处理系统一般是以嵌入式系统为基础设计的,通常加以DSP和可编程逻辑阵列以增加其系统的性能。本文首先简单介绍了图像压缩的国内外研究现状和SOC的发展历史,然后对SOC的基本系统包含的各部分进行了详细的阐述。在对各种部分进行了衡量和比较后,提出了SOC技术在处理图像压缩方面的优势和特点,以及JPEG编解码系统各个模块的功能。然后对SOC应用中的各项技术和MJPEG视频编解码系统的开发平台进行了简单的介绍,并给出了基于IP核复用的设计思想。由于采用了SOC技术队JPEG进行压缩处理,因此可同时对多幅连续JPEG图像进行解码。在此设计的基础上,本文进一步提出了专用MJPEG视频图像的设计方案,并通过了功能仿真和基于SOC的综合验证了方案的可行性。通过对本课题中JPEG编解码IP核的设计与实现,为以后其他更加复杂的IP移植和设计做出了积极的探索,并通过设计基于SOC的MJPEG视频编解码系统方案为今后通过SOC具体实现各种格式的多媒体视频编解码系统提供了的借鉴。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究的研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的主要内容与章节安排
• 第二章 技术背景
• 2.1 SOC的历史和发展
• 2.2 基于IP核复用的片上系统（SOC）的设计流程
• 2.3 片上系统（SOC）的发展方向
• 2.4 图像压缩的基本概念
• 2.4.1 JPEG标准概述
• 2.4.2 JPEG文件才存储格式简介
• 2.4.3 帧场和色彩空间的基本概念
• 2.4.4 色度空间
• 2.4.5 YCbCr的采样格式
• 2.5 JPEG编码IP核各模块功能简介
• 2.5.1 色彩空间的变换和采样模块
• 2.5.2 DCT压缩模块
• 2.5.3 量化和Zig-Zag变换模块
• 2.5.4 熵编码模块
• 第三章 MJPEG视频编解码系统的结构设计
• 3.1 系统开发平台
• 3.1.1 Xilinx公司FPGA开发器件简介
• 3.1.1.1 Spartan类产品简介
• 3.1.1.2 Vitrex类产品简介
• 3.1.2 MJPEG编解码系统的硬件开发平台简介
• 3.1.2.1 系统的基本技术特征
• 3.1.2.2 系统硬件平台
• 3.2 MJPEG视频编解码系统的SOC设计
• 3.2.1 Microblaze 32位嵌入式处理器
• 3.2.2 视频采集输入端口
• 3.2.3 SDRAM存储器
• 3.2.4 JTAG和UART接口
• 第四章 基于SOC的MJPEG视频编解码系统的仿真和验证
• 4.1 XILINX的XPS和SDK开发环境
• 4.1.1 XPS的用户界面和文件结构
• 4.1.2 XPS的主要窗口和菜单
• 4.2 MJPEG视频编解码的EDK设计
• 4.2.1 EDK的设计流程
• 4.2.2 MJPEG视频编解码系统的Microblaze创建
• 4.2.2.1 创建系统硬件的基本结构
• 4.2.2.2 定制和添加IP核
• 4.3 MJPEG视频编解码系统的仿真和调试
• 4.3.1 使用Modelsim工具仿真嵌入式设计
• 4.3.2 Testbench简介
• 4.3.3 MJPEG视频编解码系统的仿真
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文的工作总结
• 5.2 今后工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间科研成果及参与项目
• 学位论文评阅及答辩情况表