有線數(shù)字電視SoC芯片軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)及其片上總線研究.pdf

1、數(shù)字電視正逐步取代模擬電視成為新興的信息產(chǎn)業(yè)之一，即將掀起新的經(jīng)濟(jì)浪潮，而數(shù)字電視芯片又是數(shù)字電視的核心。隨著VLSI工藝技術(shù)以及EDA工具的發(fā)展，數(shù)字電視應(yīng)用需求的不斷增長(zhǎng)提高，數(shù)字電視芯片的功能和規(guī)模也在相應(yīng)地增加，集成度和復(fù)雜度越來越高，單芯片、一體化已然成為當(dāng)今數(shù)字電視芯片發(fā)展趨勢(shì)。本文主要開展了針對(duì)有線數(shù)字電視SoC芯片系統(tǒng)算法與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究。對(duì)信道解碼解調(diào)部分的算法選定、芯片系統(tǒng)中各個(gè)功能部件的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)方案、系統(tǒng)任務(wù)

2、調(diào)度安排以及片上總線設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面進(jìn)行了分析和探討，并給出最終解決方案和研究結(jié)果。本文主要內(nèi)容安排如下： 第二章基于軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的方法、過程以及技術(shù)，提出一種適合有線數(shù)字電視SoC芯片設(shè)計(jì)的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)策略。按照SoC設(shè)計(jì)層次化的設(shè)計(jì)理念，在最粗顆粒度級(jí)上根據(jù)劃分準(zhǔn)則進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)劃分，力求降低信道與信源模塊之間的耦合性，方便設(shè)計(jì)的同時(shí)也便于將來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展和更新。 第三章對(duì)芯片中信道解碼解調(diào)部分進(jìn)行研究，針對(duì)DVB

3、-C標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)影響接收性能的載波恢復(fù)、定時(shí)恢復(fù)、均衡器等關(guān)鍵功能模塊的算法進(jìn)行分析討論，并確定實(shí)現(xiàn)方案。按照SoC芯片設(shè)計(jì)策略，根據(jù)算法流程對(duì)信道子系統(tǒng)進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)和劃分。結(jié)合軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)思想，對(duì)各個(gè)功能模塊的實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行分析研究，給出結(jié)論。針對(duì)芯片內(nèi)管理控制子系統(tǒng)的功能特點(diǎn)，提出采用基于ASIP的軟硬件協(xié)同方法的實(shí)現(xiàn)手段。給出ASIP設(shè)計(jì)流程，完成指令集制定、硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及代碼匯編器設(shè)計(jì)，并給出軟件工作流程。 第四章對(duì)芯片中

4、信源解碼部分進(jìn)行研究，按實(shí)現(xiàn)功能分為系統(tǒng)層解析、音頻解碼、HDTV視頻解碼和新一代多媒體應(yīng)用四個(gè)部分。在不同顆粒度級(jí)層次上，對(duì)各個(gè)任務(wù)從實(shí)現(xiàn)目標(biāo)、運(yùn)算復(fù)雜度等方面進(jìn)行分析，并結(jié)合系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、靈活性以及整體性的要求，確定了各個(gè)任務(wù)及其子任務(wù)的軟硬件實(shí)現(xiàn)方式，給出高效的解決方案，以滿足實(shí)時(shí)性要求和降低實(shí)現(xiàn)成本。其中，在多媒體處理部分，以MPEG-4視頻解碼為例，分析其軟件實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算代價(jià)，給出軟件實(shí)現(xiàn)流程以及優(yōu)化手段。針對(duì)任務(wù)本身以及各類微處

5、理器內(nèi)核的功能特點(diǎn)、提出采用RISC+DSP雙核體系架構(gòu)，以同時(shí)滿足媒體處理對(duì)實(shí)時(shí)性和靈活性的要求。 第五章針對(duì)有線數(shù)字電視SoC芯片中主要任務(wù)進(jìn)行分析，通過任務(wù)映射將系統(tǒng)任務(wù)分解為主控處理器任務(wù)和視頻軟硬解碼任務(wù)，并根據(jù)任務(wù)特點(diǎn)以及系統(tǒng)要求制定出適當(dāng)?shù)恼{(diào)度策略，確定調(diào)度粒度、優(yōu)化實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和任務(wù)處理流程。在總線設(shè)計(jì)上，分析總線任務(wù)的帶寬需求。制訂出多總線架構(gòu)方案。對(duì)帶寬需求最大的系統(tǒng)總線采用位寬不同的雙總線架構(gòu)，并提出靜態(tài)時(shí)分復(fù)