本文關鍵詞：實時超高清FRC中片上存儲模塊的設計與實現(xiàn)

  更多相關文章： 超高清 幀率變換 片上存儲 地址映射 握手協(xié)議 流水線

【摘要】：近年來，人們對高品質(zhì)視覺享受的主觀需求和半導體技術快速發(fā)展的客觀條件共同促進了超高清電視產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。然而，由于當前傳輸系統(tǒng)帶寬的限制，超高清電視節(jié)目只能以較低的幀率傳輸。與此同時，大屏幕顯示設備的刷新率又有較大的提升，視頻幀率低于屏幕刷新率，這一失配直接導致圖像出現(xiàn)拖影、停頓、模糊等現(xiàn)象，顯示效果不佳。視頻幀率變換技術作為重要的視頻后處理手段，可以有效的提升顯示視頻的幀率，在高刷新率的顯示屏上提高圖像的主觀質(zhì)量。本文詳細設計和實現(xiàn)了超高清幀率變換系統(tǒng)中的核心子模塊——片上存儲模塊。 在超高清幀率變換系統(tǒng)中，如何有效的降低片外視頻數(shù)據(jù)訪問量是一個核心問題。在本文實現(xiàn)的系統(tǒng)中，通過采用片上存儲模塊來減小片外數(shù)據(jù)訪問量，滿足超高清視頻的數(shù)據(jù)需求。本文首先從視頻數(shù)據(jù)吞吐量和時鐘周期等方面的需求出發(fā)，將各種訪問請求中的單元塊劃分為若干序列，設計了相應的優(yōu)化RAM排布方式，并設計了視頻源、外存設備和片上存儲三者間的數(shù)據(jù)映射關系，進而在設計帶寬約束下，提出了片上存儲模塊的整體設計方案，滿足了超高清幀率變換的數(shù)據(jù)需求。然后分別沿讀寫兩條通路詳細闡述了數(shù)據(jù)更新、訪問請求控制和數(shù)據(jù)后處理三大部分的詳細設計和實現(xiàn)。 為了提升系統(tǒng)性能，本文還對片上存儲模塊作了進一步的優(yōu)化，重點設計了節(jié)省時鐘周期的模塊間握手協(xié)議，提出了提高模塊吞吐量的內(nèi)部模塊流水線排布方法；通過融合8bit視頻源和10bit視頻源的存儲方式，復用了大量硬件電路，，減小了系統(tǒng)的面積；通過設計新的訪問策略提高了SDRAM的訪問效率。 最后，本文在Cadence軟件平臺上完成了設計的綜合和驗證，給出了設計的詳細測試驗證方案，分別從模塊級驗證和系統(tǒng)級驗證兩個不同層次全面驗證了片上存儲模塊的功能。綜合和驗證結果表明，本設計的最高工作頻率可以滿足300MHz的要求，在65nmCMOS工藝下模塊數(shù)字邏輯消耗資源門數(shù)為226.71K，總占用面積約為7.86mm2。
【關鍵詞】：超高清 幀率變換 片上存儲 地址映射 握手協(xié)議 流水線
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN949.197;TP333
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 圖目錄10-11
• 表目錄11-13
• 第1章 緒論13-17
• 1.1 研究背景13
• 1.2 研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 論文研究的目的和意義15-16
• 1.4 論文的主要內(nèi)容及組織結構16-17
• 第2章 超高清 FRC 的設計與架構17-31
• 2.1 超高清FRC的算法介紹17-23
• 2.1.1 基于塊搜索的運動估計17-19
• 2.1.2 矢量后處理19-21
• 2.1.3 運動補償內(nèi)插21
• 2.1.4 場景分析機制21-23
• 2.2 超高清 FRC 的硬件架構23-30
• 2.2.1 超高清 FRC 系統(tǒng)的整體架構23-24
• 2.2.2 超高清 FRC 的外存訪問帶寬需求分析及解決方案24-28
• 2.2.3 超高清 FRC 的系統(tǒng)頻率需求分析及解決方案28-30
• 2.3 本章小結30-31
• 第3章 超高清 FRC 中片上存儲模塊的設計31-63
• 3.1 片上存儲模塊的整體架構31-34
• 3.2 RAM 陣列34-40
• 3.2.1 圖像在 RAM 中的存儲方法35-36
• 3.2.2 讀寫需求分析及 RAM 陣列參數(shù)的確定36-38
• 3.2.3 RAM 的尋址規(guī)則及容量38-39
• 3.2.4 RAM 陣列的讀寫控制39-40
• 3.3 數(shù)據(jù)更新控制模塊40-49
• 3.3.1 預載邏輯控制模塊41-45
• 3.3.2 數(shù)據(jù)片外存儲格式45
• 3.3.3 外存地址計算模塊45-46
• 3.3.4 AXI 總線控制模塊46-47
• 3.3.5 數(shù)據(jù)讀寫控制模塊47-49
• 3.4 訪問請求控制模塊49-60
• 3.4.1 序列劃分模塊49-50
• 3.4.2 坐標映射模塊50-55
• 3.4.3 圖像邊界限幅模塊55-56
• 3.4.4 搜索區(qū)坐標計算模塊56-60
• 3.4.5 片選和地址計算模塊60
• 3.5 數(shù)據(jù)對齊和濾波模塊60-62
• 3.5.1 數(shù)據(jù)對齊模塊60-61
• 3.5.2 亞像素處理模塊61-62
• 3.6 本章小結62-63
• 第4章 超高清 FRC 片上存儲模塊的相關優(yōu)化63-73
• 4.1 時序和吞吐量優(yōu)化63-68
• 4.1.1 片上存儲模塊與控制與分析模塊間握手的優(yōu)化63-65
• 4.1.2 片上存儲模塊與內(nèi)插模塊間握手的優(yōu)化65-66
• 4.1.3 片上存儲模塊內(nèi)部流水線設計66-67
• 4.1.4 優(yōu)化效果分析67-68
• 4.2 面積優(yōu)化68-70
• 4.2.1 基于統(tǒng)一存儲方式的面積優(yōu)化方法68-70
• 4.2.2 優(yōu)化效果分析70
• 4.3 DDR SDRAM 訪問策略優(yōu)化70-71
• 4.3.1 改進的 DDR SDRAM 訪問策略70-71
• 4.3.2 優(yōu)化效果分析71
• 4.4 本章小結71-73
• 第5章 超高清 FRC 中片上存儲模塊的實現(xiàn)與驗證73-85
• 5.1 超高清 FRC 測試系統(tǒng)的構成73-74
• 5.2 超高清 FRC 片上存儲模塊的模塊級驗證74-78
• 5.2.1 模塊級驗證平臺74-75
• 5.2.2 模塊級驗證節(jié)點分布75-76
• 5.2.3 模塊級驗證結果分析76-78
• 5.3 超高清 FRC 片上存儲模塊的系統(tǒng)級驗證78-83
• 5.3.1 系統(tǒng)級驗證平臺78-80
• 5.3.2 系統(tǒng)級驗證節(jié)點分布80
• 5.3.3 系統(tǒng)級驗證結果分析80-83
• 5.4 模塊綜合結果分析83-84
• 5.5 本章小結84-85
• 第6章 總結與展望85-87
• 6.1 本文總結85
• 6.2 展望85-87
• 參考文獻87-91
• 附錄：縮略語91-92
• 致謝92-93
• 攻讀碩士學位期間已發(fā)表或錄用的論文93-95

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 陸海斌,章毓晉;基于視頻編輯模型的視頻淡入、淡出和疊化的檢測[J];電子與信息學報;2002年04期

2 劉國棟;劉炳國;陳鳳東;胡濤;;亞像素定位算法精度評價方法的研究[J];光學學報;2009年12期

3 覃毅力;韋安明;張韜;;超高清電視關鍵技術探析[J];廣播與電視技術;2013年05期

4 楊碧天,丁國祥,王煦法;一種鏡頭淡入淡出檢測算法[J];計算機工程與應用;2005年06期

5 楊愛萍;董翠翠;侯正信;李娜;;基于多幀運動估計的幀率提升算法[J];計算機應用研究;2012年10期

6 侯秋菊;沈海華;;IP可重用的AMBA AXI總線驗證平臺設計與實現(xiàn)[J];計算機工程與設計;2008年07期

本文編號：680507