MPEG-2傳輸流解復用在內嵌ARM核的FPGA上的實現

引言

隨著芯片技術的發展，FPGA的容量已經達到上百萬門級，從而使FPGA成為設計的選擇之一。Altera公司的FPGA芯片EPXA10應用SOPC技術，集高密度邏輯(FPGA)、存儲器(SRAM)及嵌入式處理器(ARM)于單片可編程邏輯器件上，實現了RISC和FPGA的完美結合。本文使用EPXA10芯片，利用片上的ARM微處理器對MPEG-2傳輸流進行解碼，得到必要的解碼參數，實現了將傳輸流分成視頻流和音頻流的解復用。

EPAX10器件

簡要介紹

ALTERA公司的EPXA10器件單片集成了ARM硬核，百萬門級的FPGA，以及SDRAM存儲器的接口。它將FPGA和ARM處理器完美結合在一起，是一個典型的SOPC結構。

其中ARM處理器是32位的ARM922T，工作頻率可以達到200MHz，具有8K的數據緩存和8K的指令緩存。通過板上的JTAG接口，可以實現斷點調試功能。

片上的百萬門級FPGA可用于實現用戶自定義的邏輯。它通過AHB總線和ARM處理器相互連接。為了更加靈活的使用，FPGA用戶自定義邏輯可以定義為主模塊(master)，在總線通信時處于發起端;或是定義為從模塊(slave)，在總線通信時處于接收端。FPGA器件內部有3M大小的存儲器，同時集成了SDRAM控制器。在FPGA開發板上可以外接128M的SDRAM，為了便于內部FPGA和外部SDRAM大數據量的交換，用戶還可以定義自己的DMA模塊，用于訪問外部SDRAM。通過UART、網卡接口、JTAG接口，FPGA可以很方便地同外部計算機通信、下載程序，及調試程序等。

MPEG-2傳輸流解復用原理

MPEG-2傳輸流簡要介紹

作為數字視頻壓縮技術的國際通用標準，MPEG-2標準于1994年被運動圖像專家組制定出來，分成系統層、視頻壓縮層和音頻壓縮層。系統層主要用來描述音、視頻的數據復用和音、視頻的同步方式。在系統層定義了TS(傳輸流)和PS(節目流)兩種形式的碼流。PS通常用于相對無錯的環境，例如DVD中，其長度為2048字節;TS通常用于相對有錯的環境，例如數字電視的地面廣播傳輸中，分組長度規定為188字節。TS流和PS流都是由編碼后的基本數據流(ES)根據一定的格式打包形成PES包，再加入一些系統信息而構成的，碼流形成過程如圖2所示。根據MPEG-2協議，在發送端，基本流的PES打包由音/視頻編碼器完成，復用器接收編碼端的音、視頻數據流以及輔助數據流，按照一定的復用方法將其交織成為單一的TS流。為了實現音、視頻同步，在碼流中還必須加入各種時間的標志和系統的控制信息。接收端和發送端正好相反。