基于軟硬件協(xié)同的音頻解碼器研究與設(shè)計(jì).pdf

1、目前，音頻解碼主流的解決方案有基于DSP的解碼方案、基于RISC處理器的解碼方案以及基于ASIC的解碼方案。其中，基于DSP或者RISC處理器的解碼方案雖然有兼容性好、開(kāi)發(fā)周期短的優(yōu)點(diǎn)，但是解碼器的整體功耗較高，無(wú)法滿足移動(dòng)終端對(duì)功耗的要求；而基于ASIC的解碼方案雖然具有低功耗的優(yōu)點(diǎn)，但是它的靈活性比較差，而且開(kāi)發(fā)周期比較長(zhǎng)；而軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)兼顧了低功耗和兼容性的要求?；谝陨蠋追N方案的優(yōu)缺點(diǎn)，本文在進(jìn)行MP3和AAC音頻解碼器的設(shè)計(jì)

2、時(shí)采用了軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的解碼方案。整個(gè)解碼器由一個(gè)CPU核加上硬件加速模塊組成，所有解碼工作可以通過(guò)運(yùn)行在CPU上的軟件與硬件模塊協(xié)同完成。 本文的主要工作包括以下幾個(gè)方面： 首先介紹了各種音頻解碼的實(shí)現(xiàn)方案，分析和比較了它們的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，并且在此基礎(chǔ)上提出了基于軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的音頻解碼方案。然后，本文介紹了軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的基本原則以及步驟，并且從MP3和AAC音頻的解碼算法分析出發(fā)，詳細(xì)分析和討論了各個(gè)模塊的復(fù)雜度。在

3、復(fù)雜度分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，本文對(duì)MP3和AAC音頻的解碼進(jìn)行了軟硬件模塊的劃分，即將計(jì)算集中的模塊以及計(jì)算頻繁的操作運(yùn)用硬件實(shí)現(xiàn)，而將控制集中的模塊通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)軟硬件劃分的結(jié)果確定了MP3和AAC音頻解碼器的整體架構(gòu)。 接著詳細(xì)討論了MP3和AAC音頻解碼器的硬件實(shí)現(xiàn)模塊的設(shè)計(jì)，包括VLD模塊和頻時(shí)變換模塊。對(duì)于MP3和AAC音頻中Haffman解碼器的設(shè)計(jì)，本文采用了一種效率高和占用資源少的硬件實(shí)現(xiàn)方法-十六叉樹(shù)搜索法。

4、對(duì)于頻時(shí)變換計(jì)算模塊，本文采用統(tǒng)一的基于DCT-H的變換核的快速算法對(duì)MP3的綜合濾波器組和AAC的IMDCT進(jìn)行計(jì)算。 然后具體介紹了MP3音頻解碼的軟硬件協(xié)同實(shí)現(xiàn)。完成軟硬件的協(xié)同工作。此外，本文還進(jìn)行了針對(duì)MP3音頻解碼的軟件進(jìn)行了算法優(yōu)化和定點(diǎn)化，包括浮點(diǎn)變量的定點(diǎn)化以及浮點(diǎn)算法的定點(diǎn)化，定點(diǎn)化的結(jié)果表明精度滿足設(shè)計(jì)的要求。 最后對(duì)上述設(shè)計(jì)的MP3音頻解碼器進(jìn)行了軟硬件的協(xié)同驗(yàn)證，并且對(duì)其性能進(jìn)行了軟硬件協(xié)同的評(píng)