基于SOPC的Filterbank快速算法硬件加速器设计

裴明敬，符茂胜，杨　洋

皖西学院信息工程学院，安徽六安，237012



基于SOPC的Filterbank快速算法硬件加速器设计

裴明敬，符茂胜，杨洋

皖西学院信息工程学院，安徽六安，237012

摘要：针对MP3解码中Filterbank算法计算量大、耗时长的缺点，从以下两个方面进行了研究：一方面对算法进行改进，使用Filterbank快速算法；另一方面采用硬件实现Filterbank快速算法，其中，内部采用并行运算和流水线式设计。实验测试表明，采用硬件加速器来实现Filterbank快速算法，和传统的用纯软件设计相比，不仅提高了系统的运算能力，而且大大提高了整个系统的解码速度，使得实时性效果更好。实验结果显示硬件加速器的速度是软件实现速度的4.21倍。

关键词：Filterbank快速算法；硬件加速器；SOPC

为了提高解码速度，可把MP3解码算法当中最复杂且运算量最大的部分用硬件来实现，本文考虑使用SOPC嵌入式系统来实现整个解码过程。SOPC技术具有软硬件系统协同设计、并行设计和动态可重构性等优点[1]。

硬件加速是指利用硬件模块代替软件算法的实现过程。从软件角度看，硬件加速的接口如同软件中函数的输入与输出，整个硬件模块相当于函数体，不同点是这个函数固化在硬件中。对于SOPC技术开发[2]，可以充分利用软硬件协同设计的优势。对于硬件部分，通过硬件描述语言在Quartus Ⅱ软件上实现；对于软件部分，可以运用C语言在NIOSII软件上实现。软硬件通过SOPC Builder关联，其中，用C语言实现比较耗时的部分，可以通过硬件加速实现，然后将硬件加速模块挂载到Avalon 总线上，完成硬件加速。……