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28卷 第 7期
2011年 7月
微 电 子 学 与 计 算 机
MICROELECTRONICS& COMPUTER
Vo1.28 No.7
July 2011
一
种基 于 CORDIC算法 改进 的高速
低功 耗 DCT 协 处 理 器 设计
黄新星,王小力
(西安交通大学 电子与信息工程学 院微电子系,陕西 西安 710049)
摘 要 :介绍 了一种支持 MPEG2压缩协议,应用于 ARM9内核、高速低功耗的二 维 DCT协处理 设计研 究.该 协
处理器 利用行列分解 法,并行优化实现 二维 DCT 数据结构 ,明显提 高 了 8×8数据块 的处理 速度.与此同 时,应用
改进的 CORDIC算法一 一移位代替乘法并优化移位 算 法实现一 维 DCT.仿真 结果表 明,对于此种 一维 DCT算 法
硬件实现,在 符合 MPEG2精度和 ARM9数据传 输频率的前提下比文献E23速度提高了 3O ,面积 却减少 了 50 .
这种协处理器可 以在移动多媒体设备的编解码模块 中得到广泛应用.
关键词 :协处理器 ;离散余 弦变换 ;CORDIC算法 ;移位器
中 图分类号 :TN402 文献标识 码 :A 文章编号 :10O0—7180(2011)07--0089--04
A High-- Speed L0w— Power M odified CORDIC DCT Coprocessor
HUANG Xin-xing.W ANG Xiao—li
(School of Microelectronics,Xi an Jiaotong University,Xi an 710049,China)
Abstract:A supported M PEG2 protocol,applied to ARM9 core,high— speed and low — power two— dim ensional
DCT coprocessor is introduced.With the optimization of the structure of two- dimensional IX2T co—processor,the
speed of processing 8× 8 block is largely improved. At the sam e tim e。A m odified 0ne— dimensional DCT CORDIC
algorithm is applied,using a special shifter in place of traditional multiplier. The simulation result showed that,
Based on the precision and the transition frequency requirement.for this one— dimensional DCT im plemented by
hardware,the speed is 30 faster than paper[ while the area has decreased by 50 . This Coprocessor can be
largely used in the Code/Decode module of multimedia products.
Key words:coprocessor;discrete cosine transform (DCT);CORDIC algorithm ;shifter
l 引言
随着基于 ARM 平 台的嵌入式系统技术的 日臻
成熟 ,使得硬件加速模块的设计具有非 常重要 的意
义.对于一些高端高性能多媒体 ,多总线抑或硬件加
速单元的设计可 以在很大程度上提高 ARM 内核 的
数据处理能力 ,大大提高多功能数码相机、智能手机
等消费电子产品的性能.因此 ,基于 ARM 平 台的系
统研究设计具有重要的理论意义和应用前景.
在数 据 压 缩 的各 种 正 交 变 换 中,基 于 DCT
(Discrete Cosine Transform,DCT)的数据压 缩算
法越来越成为 JPEG,H.264,MPEG一1,MPEG一2
收稿 日期 :201O一12—16;修 回日期 :201O一12—3O
等诸多标准用来实现压缩算法 的主要途径.其 中应
用较为广泛的 MPEG一2标 准 已经成为数字 电视 、
视频点播 、机顶盒等各种视频产品的工业标准l】].在
MPEG一2中,图像数据 比特率最低为 9Mbps,最 高
可 达 119Gbps.
文中基于 ARM9内核 设计一 种 DCT 协处理
器 ,顶层上搭建 了 32位协处理器 硬件实 现系统架
构 ,底 层 上 研 究 ARM 协 处 理 器 软 硬 工 作 原 理 、
RISC和 CP之间接 口时序实 现、一维 及二维 DCT
优 良算法实现.在二维算法 中着重对数据码 流的优
化处理 ,170拍 即可完成 一个 8×8矩 阵块 的正变
换.文 中实 现 了三 种改 进 的 Loeffler、binDCT 和
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