來(lái)源：賽靈思公司

通常，視頻處理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要支持各種視頻和音頻標(biāo)準(zhǔn)，并負(fù)責(zé)把信號(hào)從一種標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換到另一種標(biāo)準(zhǔn)。多媒體應(yīng)用要求以視頻速率處理信號(hào)，這意味著在開(kāi)發(fā)過(guò)程中仿真必須實(shí)時(shí)運(yùn)行。 

典型的視頻處理系統(tǒng)使用一個(gè)微處理器來(lái)控制一個(gè)視頻流水線，該視頻流水線包括一個(gè)視頻源和宿，一個(gè)用于存儲(chǔ)視頻數(shù)據(jù)的大型存儲(chǔ)器，和一個(gè)視頻處理系統(tǒng)（圖 1）。

在實(shí)現(xiàn)和調(diào)試各種視頻算法時(shí)，您需要通過(guò)軟件和硬件仿真來(lái)驗(yàn)證其功能性。視頻流的實(shí)時(shí)特性和每幀所需的大量視頻數(shù)據(jù)，令視頻處理應(yīng)用的仿真產(chǎn)生了特別的挑戰(zhàn)。
　
設(shè)計(jì)環(huán)境
視頻基本套件 (VSK) 支持廣泛視頻應(yīng)用領(lǐng)域的高性能視頻處理系統(tǒng)的快速開(kāi)發(fā)與調(diào)試。VSK 采用賽靈思®Virtex™-4 XC4VSX35 器件，該器件通過(guò)結(jié)構(gòu)中高比例的乘法累加塊（也稱(chēng)為 DSP48）而針對(duì) DSP 處理進(jìn)行了優(yōu)化，并具有豐富的視頻接口特性集支持，如 DVI、VGA、分量 (HD)、復(fù)合、S-視頻和 SDI等。 

通常，開(kāi)發(fā)視頻算法需要使用硬件對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流進(jìn)行視頻操作驗(yàn)證，需要仿真環(huán)境來(lái)開(kāi)發(fā)和測(cè)試視頻處理組件。VSK 為視頻系統(tǒng)的每個(gè)組件同時(shí)提供了軟件仿真和實(shí)時(shí)操作，可讓您開(kāi)發(fā)視頻 IP（包括濾波器、視頻塊集、加速器和視頻接口轉(zhuǎn)換）或最終應(yīng)用程序，如編解碼器、圖像增強(qiáng)、動(dòng)態(tài)伽馬校正和運(yùn)動(dòng)估計(jì)等。與工具套件的集成和 I/O 多樣性使能快捷而容易地把視頻引入板上和優(yōu)化其運(yùn)行算法。

與 VSK 一起提供的還有參考設(shè)計(jì)，其中一些使用 HDL 編寫(xiě)，其他的則用Xilinx System Generator for DSP 設(shè)計(jì)環(huán)境構(gòu)建。為了去除通過(guò)各種視頻接口引入數(shù)據(jù)并把它們發(fā)送到 Virtex-4 器件的復(fù)雜性，所以我們附帶了一個(gè)視頻接口塊集庫(kù)，使所有接口塊集均可通過(guò)一個(gè) MicroBlaze™ 控制器來(lái)進(jìn)行控制。

為了突出顯示 VSK 的部分能力，我將對(duì) MPEG-4 第 2 部分解碼器演示設(shè)計(jì)進(jìn)行說(shuō)明。

MPEG-4 第 2 部分

該 MPEG-4 解碼器演示系統(tǒng)由 FPGA 硬件評(píng)估平臺(tái)、賽靈思 IP 核和嵌入式軟件組成，并一起對(duì)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編碼視頻位流執(zhí)行解壓操作。 

對(duì)于此設(shè)計(jì)，F(xiàn)PGA 被編程為執(zhí)行解壓和驅(qū)動(dòng)視頻顯示之用。一個(gè)Compact Flash 卡用于保存多個(gè)壓縮視頻流和 FPGA 配置位流。一個(gè)位于 FPGA 內(nèi)的嵌入式處理器從 Compact Flash 卡讀取位流，將其寫(xiě)入一個(gè)外部DDR 存儲(chǔ)器中，然后將其發(fā)送到 MPEG-4 第 2 部分解碼器。然后通過(guò)視頻 I/O 子卡，將解碼器的輸出重新格式化為要在外部監(jiān)視器上顯示的視頻標(biāo)準(zhǔn)。 

系統(tǒng)概覽如圖 2 所示。MPEG-4 解碼器核、DDR 存儲(chǔ)器控制器、顏色空間轉(zhuǎn)換器、VGA 接口、宏塊格式轉(zhuǎn)換器、以及 MicroBlaze 軟核處理器及相關(guān)外圍電路，在XC4VSX35 FPGA 中實(shí)現(xiàn)。

而ZBT 存儲(chǔ)器、DDR 存儲(chǔ)器、System ACE™ 技術(shù)、Compact Flash 連接器、兩線式 LCD 顯示器，和一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，都是位于硬件平臺(tái)上。

嵌入式處理器
視頻系統(tǒng)一般需要有一個(gè)控制處理器。該處理器通常用于與主機(jī)系統(tǒng)通信，建立視頻處理操作，計(jì)算系數(shù)，且一般作為低速率數(shù)據(jù)處理器運(yùn)行。
　
VSK 具有輸入與輸出源的視頻標(biāo)準(zhǔn)，與 System Generator 硬件聯(lián)合仿真能力相配合，可讓您通過(guò)實(shí)時(shí)視頻流快速測(cè)試和調(diào)試系統(tǒng)。

在該 MPEG-4 演示設(shè)計(jì)中，嵌入式 MicroBlaze 處理器用作總體系統(tǒng)級(jí)控制器，處理以下功能，如用戶(hù)接口，從 Compact Flash 卡中讀取壓縮位流，將位流發(fā)送到 MPEG-4 解碼器核，和監(jiān)視所有系統(tǒng)狀態(tài)標(biāo)志等。 

通過(guò)Xilinx System Generator for DSP，可大大簡(jiǎn)化 MicroBlaze 處理器整合到框架中的設(shè)計(jì)流程。您可以結(jié)合使用 Xilinx System Generator 與嵌入式開(kāi)發(fā)套件 (EDK) 軟件工具，去實(shí)現(xiàn)和仿真具有一個(gè)處理器和 FPGA 視頻處理器功能、對(duì)實(shí)況視頻流進(jìn)行操作的系統(tǒng)。System Generator 自動(dòng)生成軟件驅(qū)動(dòng)程序來(lái)支持用于向 System Generator 設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。 

兩種方法學(xué)目前均支持集成一個(gè) MicroB