基于FPGA的實(shí)時(shí)無(wú)損數(shù)據(jù)壓縮系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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用FPGA實(shí)現(xiàn)LZW算法要解決以下幾個(gè)問(wèn)題：
①壓縮過(guò)程中字典的緩存問(wèn)題。因?yàn)樗袛?shù)據(jù)處理和傳輸工作都是由FPGA完成，且考慮到實(shí)時(shí)壓縮速度，字典的緩存使用FPGA內(nèi)部的RAM資源。
②字典的建立與更新問(wèn)題。字典的建立使用FPGA片內(nèi)資源來(lái)完成，大容量字典雖然會(huì)提高壓縮比，但必須考慮到FPGA內(nèi)部的資源量。因此選用9位的定長(zhǎng)編碼方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
③壓縮后輸出數(shù)據(jù)流傳輸和存儲(chǔ)問(wèn)題。由于壓縮后是9位的數(shù)據(jù)流，不利于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，因此將9位的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成8位的數(shù)據(jù)流進(jìn)行傳輸和存儲(chǔ)。
3 系統(tǒng)測(cè)試及性能分析
首先測(cè)試LZW算法模塊能否正確無(wú)誤地壓縮數(shù)據(jù)。先由上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)給FPGA，F(xiàn)PGA壓縮數(shù)據(jù)并寫入SRAM存儲(chǔ)器。壓縮結(jié)束后，上位機(jī)讀取SRAM中的數(shù)據(jù)并存為一個(gè)文件，最后再將這個(gè)文件與用軟件壓縮的結(jié)果作比較，來(lái)判斷結(jié)果正確與否。圖3是壓縮原文件和解壓后文件以十六進(jìn)制形式對(duì)比后的結(jié)果，從圖中下方框中的信息可知，兩個(gè)文件的大小都是248 714字節(jié)，0字節(jié)差異，完全匹配。為了提高測(cè)試的全面性，避免出現(xiàn)因?yàn)榕既欢斐傻膫€(gè)別功能死角沒(méi)被測(cè)到，利用格式各異的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行了大量的壓縮結(jié)果對(duì)比實(shí)驗(yàn)，最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明軟硬件壓縮的結(jié)果是一致的，并且解壓后與源文件也是一樣的，說(shuō)明LZW數(shù)據(jù)壓縮模塊實(shí)現(xiàn)了功能上的要求。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/191088.htm
然后對(duì)壓縮模塊的壓縮率進(jìn)行測(cè)試。整個(gè)設(shè)計(jì)最初的定位是應(yīng)用于微體積、微功耗的測(cè)試系統(tǒng)中，現(xiàn)選取了實(shí)驗(yàn)室里一些實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)(圖4～6)，對(duì)其分別用LZW與WinRAR進(jìn)行壓縮實(shí)驗(yàn)。WinRAR是一種商業(yè)的無(wú)損壓縮軟件，使用的是混合壓縮算法，可根據(jù)需要向計(jì)算機(jī)申請(qǐng)內(nèi)存作為哈希字典，字典大小可達(dá)4 MB。壓縮后的最終結(jié)果如表1所列。表中的壓縮率是按壓縮后的數(shù)據(jù)量除以壓縮前的數(shù)據(jù)量計(jì)算的，壓縮率數(shù)值越小表明壓縮效果越好。
評(píng)論