H 264 及AVS 高清视频解码中SDRAM 控制器的设计与实现.docx

１１６  微电子学与计算机  ２００７ 年第 ２４ 卷第 １ 期  Ｈ．２６４ 及 ＡＶＳ 高清视频解码中 ＳＤＲＡＭ 控制器的 设计与实现  孙  宁 １． ２  叶  兵 １  黄  晁  ２  彭  聪  ２ （ １ 合肥工业大学 理学院 ， 安徽 合肥 ２３０００９） （ ２ 宁波中科集成电路设计中心 ， 浙江 宁波 ３１５０４０）  摘  要 ： 文章介绍了高清视频图像处理中系统对数据高速读写的要求及一些 ＳＤＲＡＭ 处理高速数据应用的技巧 ， 在应用这些技巧的基础上给出了一种在高清视频解码中的 ＳＤＲＡＭ 控制器的实现方案 ， 经验证 ， 该方案可以大幅 度提高存储器的数据读写效率 ， 并在国内第一款能够支持中国自主音视频编码标准 ＡＶＳ（ 草案 ） 的解码芯片“凤芯 一号”中得到实际应用。 关键词 ： Ｈ．２６４， ＡＶＳ， ＳＤＲＡＭ， 流水线 ， 状态预测 中图法分类号 ： ＴＮ４９２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １０００－ ７１８０（ ２００７） ０１－ ０１１６－ ０３  Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＳＤＲＡＭ Ｃｏｎｔｒ ｏｌｌｅｒ ｉｎ Ｈｉ－ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｖｉｄｅｏ Ｄｅｃｏｄｅｒ ＳＵＮ Ｎｉｎｇ１， ２， ＹＥ Ｂｉｎ１， ＨＵＡＮＧ Ｃｈａｏ２， ＰＥＮＧ Ｃｏｎｇ２ （ １ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｈｅｆｅｉ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｈｅｆｅｉ ２３０００９， Ｃｈｉｎａ） （ ２ Ｎｉｎｇｂｏ Ｚｈｏｎｇｋｅ ＩＣ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｅｎｔｅｒ， Ｎｉｎｇｂｕｏ ３１５０４０， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｄｅｍａｎｄ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ｈｉｇｈ － ｓｐｅｅｄ ｄａｔａ ｒｅａｄｉｎｇ ｗｈｅｎ ｄｅｃｏｄｉｎｇ ｈｉｇｈ － ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ｖｉｄｅｏ ｓｉｇｎａｌｓ ａｎｄ ｓｏｍｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｒｉｃｋｓ ｏｎ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｄａｔａ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ＳＤＲＡＭ． Ｏｎ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｒｉｃｋｓ， ｔｈｅ ｔｈｅｓｉｓ ｏｆｆｅｒｓ ａ ｓｏｒｔ ｏｆ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ｐｒｅｃｅｐｔ ｏｆ ＳＤＲＡＭ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ａｒｅａ ｏｆ ｈｉｇｈ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ａｕｄｉｏ ｄｅｃｏｄｉｎｇ．Ｉｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｅｃｅｐｔ ｃａｎ ｏｎｔ ｏｎｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙ ｍｅｍｏｒｉｚｅｒ＇ ｓ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｄａｔａ ｒｅａｄｉｎｇ， ｂｕｔ ａｌｓｏ ｃａｎ ｆｏｕｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｌｉｆｖｉｅｗ ｓｅｒｉｅｓ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｏｕｒ ｃｏｕｎｔｒｙ＇ ｓ ｆｉｒｓｔ ｄｅｃｏｄｅｒ ｃｈｉｐ ｔｈａｔ ｃａｎ ｓｕｐｐｌｙ ｃｈｉｎａ＇ ｓ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ａｕｄｉｏ ｖｉｄｅｏ＿ｄｅｃｏｄｉｎｇ ｓｔａｎｄａｒｄ ＡＶＳ． Ｋ ｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： Ｈ．２６４， ＡＶＳ， ＳＤＲＡＭ， Ｐｉｐｅｌｉｎｅ， Ｓｔａｔｅ ｆｏｒｅｃａｓｔ  １ 引言 ＡＶＳ 是中国第一个具有自主知识产权的数字 音视频编解码标准 ， 全称是《信息技术－ 先进音视频 编码标准》。Ｈ．２６４ 是由 ＩＴＵ－ Ｔ 和 ＩＳＯ 两个国际标准 化组织的有关视频编码专家联合组成的视频联合 工作组 （ ＪＶＴ） 开发制定的一个视频编码标准 ， 这两 种标准在编码效率上较之以往的视频压缩标准都 有了显著的提高， 但是与此同时硬件实现解码的复  本 ， 功耗的限制 ， 由于成本的原因 ， 使用速度最快的 ＳＲＡＭ 是不切实际的。本文提到的高清视频解码芯 片采用片外的 ＳＤＲＡＭ 作为解码数据的存储载体 ， ＳＤＲＡＭ 的固有性质以及高清视频解码中庞大的数 据量 ， 决定了要实现实时解码必须最大限度的提高 ＳＤＲＡＭ 的数据访问效率 ， 这就要求设计一种可行 并且高效的 ＳＤＲＡＭ 控制方案。 杂度也随之上升 ， 给硬件设计带来一定的挑战。 ２ ＳＤＲＡＭ 在实时的高清视频解码运算中 ， 有大量中间数 据需要保存和读取 ， 其中的绝大部分数据 ， 比如已 经解码完成的图像的所有象素值 ， 由于数据量很 大 ， 因而需要保存到片外存储器中 ， 以备后解码的 图像作为参考数据或者直接用于显示。另一方面 ， 系统的总线频率和带宽往往受到实际条件以及成 收稿日期： ２００５－ １１－ １５ 如图 １、图 ２ 所示