实时视频传输系统的H.264解码SOC设计

作     者：张思韵 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：顾玲嘉

授予年度：2020年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：SOC IP核 H.264 FPGA UVM 视频编解码 

摘      要：21世纪是大数据的时代,围绕着大数据滋生的产业已经成为新兴产业的主要增长点。其中视频业务是数据量占比比较大的业务类型。随着人们对视频图像的清晰度、流畅度、实时度的要求越来越苛刻,实时视频处理和压缩技术越来越受到产业界的重视。同时由于5G的兴起,VR/AR等高带宽、低延迟的需求越来越炙手可热。本论文是以基于FPGA的实时视频传输系统的SOC系统设计为目标,主要进行了如下创新性设计工作:基于实时传输系统的应用需求,自主搭建了SOC系统平台,自主设计了部分IP core,并基于UVM通用验证方法学框架,对各个IP核和SOC整体进行了验证。本论文首先对SOC的主要组件进行了功能分析,设计实现了包含片上互连AXI4总线系统、DMA、千兆以太网控制器、DDR3控制器和中断控制器的SOC平台系统。在对H.264编解码IP核的设计中,本论文通过研究行业主流的视频压缩编解码标准,分析了视频压缩的处理流程,并且参考已有的视频编解码硬件加速的方案,针对实时视频传输系统的高带宽、低延迟特点,设计了一种基于H.264标准的视频编解码硬件加速器。在设计实现的基础上,本论文搭建了基于UVM验证方法学的验证平台,设计了针对不同IP核的测试用例,并利用Xilinx公司的ISE开发套件,对片上系统SOC进行了仿真验证。