多视频源显示控制机制的研究与实现

【摘要】多媒体技术中，数字视频信息在信息表达中起着越来越重要的作用。由于单个视频源（如摄像头）往往只能获得单一场景的视频信息，很难满足人们对多媒体信息的服务需求，多视频源显示技术应运而生。而单独的多视频源显示专用图像处理芯片由于高昂价格，制约了其广泛应用于普通消费类产品。随着多媒体SoC以其设计灵活、可裁剪、可扩展、软件协调等优点被业界认可，基于多视频源显示控制IP核的多媒体SoC逐渐成为应用主流。本文采用VerilogHDL硬件描述语言，进行多视频源控制器IP核的RTL设计，以实现四路图像的实时混合叠加显示。设计采用业界流行的AMBA互联方式，AHB标准总线接口使得更容易在不同芯片被集成，也便于重用基于该总线的测试环境和测试向量。本文针对多层图像叠加处理技术特点，设计了多视频源控制器的低功耗自适应流水线及其片上缓存架构，该架构根据各层图像格式，自适应调整流水线及各级逻辑工作状态以提高能效比。本文设计了像素读取模块，实现了四个独立通道（图层1通道；图层2通道；图标层通道；背景通道）对于用户配置的目标地址的视频数据读取，并支持突发传输。本文设计了色度空间转换模块中，采用统一转换公式，实现了支持ITU-RBT.601(标清)和ITU-RBT.709(高清)标准下RGB和YCbCr格式的四种转换，节约了硬件逻辑，并通过四级流水线提高了色度空间转换的处理速率。在缓存策略上，本文设计了三级双向可控缓存架构，通过多级缓存，双向反馈实现了高质量的图像的流畅播放。本文还设计了alpha-blending和色键模块，实现了图层的透明显示和特定颜色的过滤功能，可满足丰富多彩的视频播放需求。在低功耗设计方面，本文采用的双向可控环形缓存，减少了由于缓存状态导致的流水线停顿，保证流水线顺畅工作。同时，本文采用的像素选择性读取、色度空间转换(CSC)自适应等技术进一步降低功耗。本设计采用Synopsys仿真工具VCS搭建测试平台并对本设计进行功能仿真，并在Vertex-5板上进行了FPGA原型验证，功能仿真和FPGA原型验证结果表明，设计达到了预期的目标。
【作者】谭腾飞；
【导师】马琪；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，集成电路工程，2014，硕士
【关键词】IP核；色度空间转换；自适应流水线；多层图像；低功耗；色键；

【参考文献】
[1]殷继承.GSM/WCDMA移动综合网管配置发现的设计与实现[D].西安电子科技大学,软件工程,2011,硕士.
[2]史斌.猪源肠道与呼吸道细菌的分离鉴定[D].河南科技大学,兽医（专业学位）,2013,硕士.
[3]王烁婷.农村自杀遗族的心理需求状况及专业心理帮助需求的相关影响因素研究[D].大连医科大学,应用心理学,2012,硕士.
[4]岳蕴华.脂代谢相关基因多态性与缺血性脑卒中的相关分析及临床研究[D].新疆医科大学,神经病学（专业学位）,2013,博士.
[5]栾相科.诺贝尔奖难以“引爆”中国企业[J].中国战略新兴产业,2014,21:80.
[6]蒋国河.当代农村宗族谱研究：以赣南闽西为中心[D].福建师范大学,中国近现代史,2004,硕士.
[7]李强.桥梁振动与索力的监测系统集成与信号处理研究[D].武汉理工大学,控制科学与工程,2013,硕士.
[8]黎鹏.我国反家庭暴力地方立法的完善[D].广东财经大学,法律（专业学位）,2013,硕士.
[9]王道清.藏药“俄色”的生药学研究[D].成都中医药大学,生药学,2012,硕士.
[10]姚勤.部族融合与楚辞特色的形成[D].广西民族大学,中国古代文学,2013,硕士.
[11]袁霄.论新时期中国共产党的干部队伍建设[D].西南政法大学,马克思主义中国化研究,2012,硕士.
[12]吴晓萍.论高中英语课程标准视野下的翻译与语言教学[D].福建师范大学,英语教学,2003,硕士.
[13]项波卡.广西贺州晒黄烟的质量分析及卷烟配方应用研究[D].中国农业科学院,作物（专业学位）,2012,硕士.
[14]马亮.某型燃气轮机发电模块控制系统半物理仿真研究[D].中国舰船研究院,轮机工程,2014,硕士.
[15]刘航龙,罗宿星,卢恒一,代小容,伍远辉.离子液体/石墨烯修饰玻碳电极快速检测辣椒粉中苏丹红Ⅰ[J].广东农业科学,2012,14:119-121.
[16]马静.煤矿井下矿压综合监测系统的研究与应用[D].辽宁工程技术大学,采矿工程,2012,硕士.
[17]苏保华.如何让高中作文教学有章可循探究[D].内蒙古师范大学,学科教育（专业学位）,2012,硕士.
[18]段炼.印度经济改革内容、特征及其效果分析[D].吉林大学,世界经济,2013,硕士.
[19]陈春晖.中国股票市场有效性的统计研究[D].湖南大学,2005.
[20]蓝天.缓刑适用社区矫正制度研究[D].河北经贸大学,刑法学,2012,硕士.
[21]杨莹莹.第三代短波通信数据链路层协议的研究与实现[D].西安电子科技大学,通信与信息系统,2012,硕士.
[22]郭文芹.高校毕业生“有业不就”行动的社会学研究[D].南京农业大学,社会学,2012,硕士.
[23]郑建辉,张炫辉,李国琴,邓悦,陈晓萍,李国华.两种TiO_2纳米颗粒的结构表征及其血液相容性研究[J].化学与生物工程,2013,07:21-24+28.
[24]蒋春跃,吴建峰,孙志娟,潘勤敏.水在超临界二氧化碳中的溶解度[J].化学工程,2014,07:42-47.
[25]程小春.阿拉伯抗土建国运动研究（1914-1920）[D].南京大学,世界史,2013,硕士.
[26]顾顺杰.微流体无膜燃料电池电堆集成技术研究[D].华东理工大学,化工过程机械,2014,硕士.
[27]何玮.资源型城市可持续发展研究[D].内蒙古科技大学,企业管理学,2014,硕士.
[28]朱洁.王阳明的德育思想及其现代价值研究[D].杭州师范大学,课程与教学论（专业学位）,2013,硕士.
[29]付立霞.成长性团体辅导影响初中生自我概念的干预实验[D].河北师范大学,应用心理,2014,硕士.
[30]姜德民.四川盆地西南部二叠系玄武岩特征及其油气地质意义[D].成都理工大学,地质学,2013,硕士.
[31]朱凌.液固界面孔状氢键网络结构的研究[D].南昌大学,2014.
[32]安光乐.厂拌热再生设备楼体框架静动态特性分析与优化设计[D].长安大学,机械工程（专业学位）,2014,硕士.
[33]刘诗萌.水稻秸秆纤维素的纯化及纺丝工艺的研究[D].西南交通大学,材料科学与工程,2014,硕士.
[34]刘涛涛.基于ZigBee技术的设备状态监测与故障诊断系统设计[D].中北大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[35]徐登辉.超薄层在有机电致发光器件中的应用[D].北京交通大学,2007.
[36]黄慧佳.四川省电力公司技术技能培训中心数据备份与恢复系统的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[37]薛慧娟.安部公房文学作品中寻找自己的主人公们[D].华中师范大学,日语语言文学,2014,硕士.
[38]王海晏.离散时间不确定系统鲁棒控制的一个注记[J].自动化学报,1995,05:634-637.
[39]傅盈盈.控制性详细规划环境影响评价指标体系及案例应用[D].浙江大学,城市规划与设计,2012,硕士.
[40]时金辉.基于纳米银膜的微振动光纤传感器及其应用的研究[D].安徽大学,光学,2014,硕士.
[41]凌南.MicroRNA-155通过调节FOXO3a影响胶质瘤细胞的增殖和侵袭能力[D].苏州大学,神经外科,2013,硕士.
[42]邓宏.电信业务的分析需求及其IBM商业智能解决方案[J].通信世界,2004,07:35.
[43]高岩.不同波长紫外线激发微弧氧化纯钛表面光催化作用的体外生物活性研究[D].南方医科大学,口腔临床医学,2012,硕士.
[44]马光志,陈凤华.基于关联规则的ABN分类器构造[J].计算机工程与科学,2005,05:84-87.
[45]程琳.基于六维力传感器的轴孔装配关键技术的理论与实验研究[D].燕山大学,机械电子工程,2014,硕士.
[46]冯毅夫,朱训林,张庆灵.奇异时滞系统的时滞依赖稳定性判据(英文)[J].自动化学报,2010,03:433-437.
[47]谢江海.黄芪生脉六味地黄汤加味治疗气阴两虚型IgA肾病的临床研究[D].云南中医学院,中医内科学,2012,硕士.
[48]陈文辉.论数学发现与中学数学创新教育[D].江西师范大学,教育,2003,硕士.
[49]王春霞.声源定位系统时延估计算法优化研究[D].河北工程大学,计算机应用技术,2012,硕士.
[50]陆美凝.闸站结合泵站前池水流流态的数值模拟研究[D].扬州大学,水利水电工程,2011,硕士.