二维离散余弦变换的VLSI实现及IP软核设计

摘要

随着遥感技术的发展，航天遥感图像的分辨率和采样率也越来越高，由此带来高分辨率遥感影像数据存储量和传输数据量随之急剧增长，数据码率高达2000Mbps以上,因此必须进行图像数据压缩。出于国家经济与安全利益的考虑，在星载信息处理系统的核心技术上，我们必须研制具有自主知识产权的，功能强大的，功耗低，体积小，重量轻与高可靠的星载图像处理系统芯片(SoC---SystemonChip)才能满足实时海量图像数据处理的要求。另一方面，SOC开发的主要工作就是建立具有自主知识产权的IP核库。鉴于DCT变换在图像和视频信号压缩中的广泛应用。所以研究和开发具有自主知识产权的DCT模块，对于未来图像处理系统的SoC开发具有非常重要的理论和实际意义。基于以上的思路，本文首先概述了国内外各种离散余弦变化（DCT）的快速算法及其VLSI实现的硬件结构。在此基础上，提出了基于分布式算法的无乘法器全流水线DCT硬件结构。利用VerilogHDL硬件描述语言开发了RTL级代码，并进行了功能仿真。然后，本文根据IP软核设计的要求，将DCTIP软核在多种FPGA上进行适配，并且综合到UMC0.35um的标准单元库上，提高了DCTIP核的可重用性。最后，本文比较分析了该DCTIP核与业界同类产品的优劣。论文的研究成果为进一步开发IP核库奠定了良好的基础。