用SoC实现视频图形引擎功能的研究

量，因此，采用嵌入式的SRAM来实现是不合理的。根据汉字及ASCII码的编码规律，我们决定采用解码方式实现。应用FPGA的高速和并行性来实现解码，使数字、文字等笔划视频信号的产生成为系统瓶颈。
　　
　　④视频格式控制。在加载FPGA程序，提供实现其功能时的一些控制功能；可以初步实现多视频格式支持的功能；
　　
　　⑤视频图形产生。主要是处理符合视频流格式的扫描数据流。采用FPGA（在SoC中）的方式实现，对来自笔划、简单图形与合成的视频进行图像扫描数据流的输出。
　　
　　⑥显示时序控制。利用PLL和ARM922T的计数器及中断（在SoC中）来和一定的简单逻辑产生视频格式要求的时序，以达到各种控制和同步。
　　
　　⑦视频叠加控制。利用FPGA（在SoC中）实现与外视频的叠加控制功能。在这里只做简单的前景和背景处理（即简单的叠加功能），不涉及剪裁、遮挡等三维图形问题；
　　
　　⑧视频协议传输。实现视频流成帧和发送。采用一种图形传输协议来进行图形的传输，初步先采用专用芯片，以后再考虑升级为芯片内集成，一级传输缓存采用DPRAM来传输（在SoC中），如果系统要求用到二级缓存的话，可方便地实现VRAM接口。
　　
　　4设计的实际经验
　　
　　在实际的设计过程中，以下几点值得注意。
　　
　　（1）IP库的调查和库选择
　　
　　有时候，我们会担心所选定的SoC平台会限制SoC设计。而实际上，我们在选用这一平台时，做过详细的IP库调查。我们所选用的IP核构是十分通用的IP核，比如ARM核，一些关键部件均由FPGA自主研制开发，因此其技术具有很大的通用性。而Altera是世界上典型的Fabless公司之一，其属下并没有生产线，所以其工艺参数也是通过代加工实现得到的。其生产厂台积电TSMC也将马上进驻上海，因此我们完全可以去掉这样的担心。
　　
　　（2）算法与芯片结构
　　
　　在我们所进行的SoC研究中，算法与芯片结构主要是从系统应用规划、视频处理速度要求、实现方便可行性以及VHDL编程实现结构优化等几个角度入手；同时结合所用FPGA的实际结构，进行算法与芯片结构的考虑。从相关系统应用核心算法出发，讨论其实现过程和性能比较。像底层图形库的
　　
　　
　　
　　绘制算法、反走样算法、多屏幕实时处理调度算法等等。
　　
　　（3）软硬件系统设计
　　
　　具有一个微处理器和可编程性是SoC的基本概念外延，因此很有必要在SoC设计中进行软硬件协同设计。软硬件协同设计可以说一直是个挑战，因为它既有SoC设计的灵活性，又有SoC设计中难以揣摩、充满变数的特征。而且它还涉及到硬件资源的规划和艇，甚至会关系到整个系统性能的实现。这一切无不要求我们必须从一开始就仔细地考虑这一问题。在实际研究项目中，我们采用片上操作系统COS（ChipOperatingSystem），以求符合SoC设计中办IP特性（主要指灵活性、可继承性和可复用性等特性）。结合ARM922T芯核的实际体系结构、性能和指令结构进行软硬件系统设计，在各个模块之间进行通信、传输、控制等，实现设计的一体化。
　　
　　（4）系统集成设计
　　
　　在系统集成设计中，我们就所选用的IP核进行无缝连接系统设计，以及相关的可测试和低功耗管理设计，主要是通过各个模块的测试接口和模块来实现的，而低功耗管理主要是通过一些系统状态和各个模块间专用接口以及OCB的桥接控制等来实现。当然，由于我们选择的是平台设计概念，所以AMBA的桥接主要是采用Altera技术，主要工作综合各个IP可测试性、功率管理特性以及各个IP接口的设计。
　　
　　5总结
　　
　　由于我国目前还是IC设计行业基础薄弱的国家，为了提高我们的IC（SoC）设计能力，做以下方面的总结：
　　
　　①EDA工具。在本SoC设计项目中主要采用Altera的SOPC开发环境QUARTUSII，采用工业级的集成分析软件和PowerGaugeTM分析软件，并增强企业验证工具，同时集成配有PowerFitTM装配器，进行新的时间驱动布线。语言描述采用VHDL语言和C语言。
　　
　　②HDL语言工具。本研究中采用VHDL语言，并且在低层上就强调其结构和传输连接上的性能；结合VHDL语言结构性好的特点，弥补其在系统设计时的缺陷（目前尚无一个完善的系统设计语言）；采用自顶至下的模块化设计，强调详细的配置和接口标准化。
　　
　　③IP技术。主要是各个IP的现有资源、接口、可测试性、规范

《用SoC实现视频图形引擎功能的研究(第3页)》