基于FPGA的Huffman編碼并行實現(xiàn)及高速存儲系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、Huffman（霍夫曼、哈夫曼）編碼是一種以最優(yōu)二叉樹為核心的無損壓縮編碼方式，在圖像處理、文件傳真、數(shù)學(xué)計算等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。隨著科技的不斷發(fā)展，人們對Huffman編碼無論在速度上還是在精度上都有了更高的要求。因此，研究在保證Huffman編碼精度的同時，提高編碼速度和結(jié)果向內(nèi)存中的存取速度具有十分重要的意義和價值。
　　多數(shù)Huffman編碼都是在軟件平臺上，通過C語言或者其他軟件語言進行編碼，這些軟件語言無一不都是串行順序

2、執(zhí)行指令，大大增加了編碼時間。FPGA具有強大的并行處理數(shù)據(jù)的能力，可以大幅度提高Huffman編碼的速度。本文通過研究Huffman編碼及FPGA的特點，提出了一種在 FPGA平臺上實現(xiàn) Huffman編碼以及高速存入 DDR3 SDRAM存儲器的研究方案。
　　該方案針對Huffman編碼的統(tǒng)計、排序、二叉樹構(gòu)建三個核心模塊分別給出了各自的寄存器（RTL）級電路結(jié)構(gòu)，并在 FPGA平臺上通過硬件描述語言實現(xiàn)該電路結(jié)構(gòu)。最終將編

3、碼結(jié)果存入DDR3 SDRAM中。整個系統(tǒng)硬件平臺由FPGA芯片、DDR3 SDRAM存儲器以及時鐘晶振、LED發(fā)光二極管等其他電子元件搭建而成。方案的創(chuàng)新點是在完全硬件條件下并行實現(xiàn)Huffman編碼及存儲控制器，大大提升編碼和存儲效率。
　　為了驗證設(shè)計方案，搭建了硬件測試平臺，選取351個ASCII碼值作為數(shù)據(jù)源通過Verilog HDL語言進行Huffman編碼。同時，通過Gcc編譯工具對Huffman編碼的關(guān)鍵模塊用C語