一种高清数字流媒体解调和解析集成电路及方法
【专利摘要】本发明提供的高清数字流媒体解调和解析集成电路只有第一解调和解析单元和第二解调和解析单元两个硬件单元，大大减少了硬件资源的使用，减小了高清数字流媒体解调和解析集成电路的面积；开发周期快、且系统容易维护；易于实现本高清数字流媒体解调和解析器与其他解调和解析标准集成。
【专利说明】一种高清数字流媒体解调和解析集成电路及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高清数字流媒体领域，尤其涉及一种高清数字流媒体解调和解析集成电路及方法。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展、社会的进步、人们生活水平的不断提高，人们对信息消费的多元化需求日渐明显，传统的模拟信息移动电视及模拟音频广播已经越来越不能满足大众的使用需求，而数字移动多媒体已经日益广泛的为大众所使用。数字移动多媒体通过无线广播电视覆盖网向各种便携式终端设备提供高清数字流媒体和信息服务。
[0003]由于高清数字流媒体解调和解析需要强大的计算能力和高数据吞吐量，因此为了满足高清数字流媒体所需的运算要求，现有技术中高清数字流媒体解调和解析广泛采用硬件实现或硬件加速引擎。
[0004]由于高清数字流媒体解调和解析由大量的硬件电路实现，其所需的硬件资源较大，且各个硬件处理核都与控制层有交互(包括接收控制层发送的指令以及执行完所述指令后对控制层发送反馈信息)，就造成以下缺点:制得的产品即集成电路的面积较大，且不易于与其他解调和解析方案集成，以及集成电路的开发难度较大，需要较多的人力物力。
[0005]由此可知，目前迫切需要本领域技术人员解决的一个技术问题就是:如何减少高清数字流媒体解调和解析的硬件资源，减小集成电路的面积，以及如何使得集成电路易于与多种高清数字流媒体解调和解析方案集成。
【发明内容】
[0006]为了解决上述问题，本发明公开了一种高清数字流媒体解调和解析集成电路，所述高清数字流媒体解调和解析集成电路包括第一解调和解析单元和第二解调和解析单元两个硬件单元；
[0007]第一解调和解析单元，用于接收高清数字流媒体图像数据，对所述高清数字流媒体图像数据进行解调和解析，并将所述解调和解析后的高清数字流媒体图像数据存储至外部存储器；对所述高清数字流媒体图像数据进行宏像素块以上级别高清数字流媒体解调和解析；以及生成针对第二解调和解析单元的指令序列，并依次存储在第二解调和解析单元的存储单元中；
[0008]第二解调和解析单元，包括:存储单元，用于存储所述第一解调和解析单元发出的指令序列以及解调和解析中间数据；控制器，用于依次执行所读取的指令序列；所述控制器包括逻辑运算单元，用于完成相应数据处理过程时所需的数学运算。
[0009]所述第二解调和解析单元通过执行指令序列，依次完成如下的数据处理过程:去扫描、去量化、去余弦变换、单帧估测或多帧估测中的一个、闭环滤波处理。
[0010]具体的，所述存储单元包括:第一存储单元，用于存储所述第一解调和解析单元发出的指令序列；第二存储单元，用于存储多个预置的指令集，其中，一个所述指令集对应所述指令序列的某一行；第三存储单元，用于存储多个预置的指令子集，其中，一个所述指令子集对应所述指令集的某一行；第四存储单元，用于存储解调和解析处理过程中的高清数字流媒体图像数据。
[0011]优选的，所述第二解调和解析单元中的控制器还包括:DMA储存器，用于把所述高清数字流媒体图像数据从所述外部存储器中转移到所述第四存储单元中，或者用于把所述处理后的高清数字流媒体图像数据从所述第四存储单元中转移到所述外部存储器；指令解析器，用于解析所述第一解调和解析单元发出的指令序列。
[0012]进一步，所述逻辑运算单元为微指令逻辑运算单元，由2的η次幂个相同的并行处理模块组成，用于将2的η次幂个串行运算转变为I个并行运算；其中η大于等于2。
[0013]进一步，所述指令序列，包括以下指令:从所述外部存储器中读取指定位置的高清数字流媒体图像数据，并将所述高清数字流媒体图像数据转移到所述第四存储单元的指定位置的指令；用于针对高清数字流媒体图像数据完成相应数据处理过程的执行指令；把所述处理后的高清数字流媒体图像数据，从所述第四存储单元转移到外部存储器的指定位置的指令。
[0014]进一步，所述指令序列的某一行中包括所需执行的指令的首地址和所需执行的指令的行数，通过所述首地址和行数与第二存储单元中的一指令集相对应；所述指令集的某一行中包括所需执行的指令的首地址和所需执行的指令的行数，通过所述首地址和行数与第三存储单元中的一指令子集相对应。
[0015]本发明还公开了一种高清数字流媒体解调和解析集成电路执行解调和解析的方法，包括以下步骤:
[0016]第一解调和解析单元接收高清数字流媒体图像数据；对所述高清数字流媒体图像数据进行解调和解析，并将所述解调和解析后的高清数字流媒体图像数据存储至外部存储器；对所述高清数字流媒体图像数据进行宏像素块以上级别高清数字流媒体解调和解析；生成针对第二解调和解析单元的指令序列，并依次存储在第二解调和解析单元的存储单元中；接收下一高清数字流媒体图像数据；
[0017]第二解调和解析单元从所述存储单元中依次读取所存储的指令序列；依次执行所读取的指令序列；完成相应数据处理过程时所需的数学运算；所述第二解调和解析单元通过执行指令序列，依次完成如下的数据处理过程:去扫描、去量化、去余弦变换、单帧估测或多帧估测中的一个、闭环滤波处理。
[0018]进一步，所述指令序列，包括以下指令:从所述外部存储器中读取指定位置的高清数字流媒体图像数据，并将所述高清数字流媒体图像数据转移到所述第二解调和解析单元的指定位置的指令；用于针对高清数字流媒体图像数据完成相应数据处理过程的执行指令；把所述处理后的高清数字流媒体图像数据，从所述第二解调和解析单元转移到外部存储器的指定位置的指令。
[0019]优选的，通过以下步骤完成对所述针对高清数字流媒体图像数据完成相应数据处理过程的执行指令的读取和执行:获取所述执行指令中指向一指令集的首地址和所需执行的行数；依次读取和执行该指令集中的相应的指令行；其中，如果所述指令集中的某一行，包括有指向一指令子集的首地址和所需执行的行数，则读取和执行该指令子集中的相应指令行，执行完毕后回跳到所述指令集中的相应指令行，继续执行。
[0020]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0021]在本发明的解决方案中，高清数字流媒体解调和解析集成电路只有第一解调和解析单元和第二解调和解析单元两个硬件单元。在对高清数字流媒体图像数据的解调和解析过程中，宏像素块以上级别的解调和解析由第一解调和解析单元执行；而宏像素块以下级别的解调和解析过程，包括去扫描、去量化、去余弦变换、单帧估测、多帧估测以及闭环滤波处理中的繁重解调和解析工作都是由第二解调和解析单元根据第一解调和解析单元发出的指令来执行的。即本发明的第二解调和解析单元有较高的通用性，通过执行相应的指令软件代码，可以代替现有技术中的四个硬件处理核，从而大大减少了硬件资源的使用，减小了高清数字流媒体解调和解析集成电路的面积；其次，由于第二解调和解析单元的通用性，高清数字流媒体解调和解析器所需的开发工作的重点在于指令代码的开发，指令代码是以软件代码的形式实现的，所以开发周期快、且系统容易维护；同时，由于第二解调和解析单元通过执行相应的指令代码来工作，所以通过对指令代码的处理，即可实现将所述高清数字流媒体解调和解析器用于其他解调和解析标准，从而易于实现本高清数字流媒体解调和解析器与其他解调和解析标准集成。
[0022]此外，本发明中，第一解调和解析单元不断的进行如下操作:对高清数字流媒体图像数据进行解调和解析后，通过DMA把指令发送给第二解调和解析单元；而第二解调和解析单元依次根据接收到的指令，对解调和解析后的高清数字流媒体图像数据进行后续处理，完成后，直接输出高清数字流媒体图像数据，不再给第一解调和解析单元反馈信号。这样就实现了第一解调和解析单元与第二解调和解析单元之间没有直接连接，即两个处理层可以非实时同步的队列执行指令。而在现有技术中，各个硬件处理核与控制器有过多的交互，各个硬件处理核要不断的发反馈信号给控制器，控制器要在接收到一个处理核的反馈信号后，才发出下个指令给下一个处理核，即以单队列的形式执行指令，由此，本发明节省了处理步骤中相互通信的过程，避免了等待时间，两个处理层同时工作，提高了效率，使得本方案即使在使用较少的硬件资源时，仍然保持了较高的效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
[0024]附图1示出了根据本发明实施方式的高清数字流媒体解调和解析集成电路结构示意图；
[0025]附图2示出了根据本发明的高清数字流媒体解调和解析集成电路的第一解调和解析单元执行解调和解析的方法流程图；
[0026]附图3示出了根据本发明的高清数字流媒体解调和解析集成电路的第二解调和解析单元执行解调和解析的方法流程图。
【具体实施方式】
[0027]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0028]根据本发明的实施方式，如附图1所述，公开一种高清数字流媒体解调和解析集成电路，所述电路具体包括:
[0029]第一解调和解析单元，用于接收高清数字流媒体图像数据，对所述高清数字流媒体图像数据进行解调和解析，并将所述解调和解析后的高清数字流媒体图像数据存储至外部存储器；对所述高清数字流媒体图像数据进行宏像素块以上级别高清数字流媒体解调和解析；以及生成针对第二解调和解析单元22的指令序列，并依次存储在第二解调和解析单元22的存储单元221中。第一解调和解析单元可以为ARM微处理器。
[0030]第二解调和解析单元，包括:存储单元，用于存储所述第一解调和解析单元发出的指令序列及解调和解析中间数据；控制器，用于依次执行所读取的指令序列；所述第二解调和解析单元通过执行指令序列，依次完成如下的数据处理过程:去扫描、去量化、去余弦变换、单帧估测或多帧估测中的一个、闭环滤波处理。
[0031]第二解调和解析单元可以为DSP微处理器或者是DSP架构的并行处理模块。
[0032]优选的，所述第二解调和解析单元中的控制器包括DMA储存器、指令解析器和逻辑运算单元。
[0033]其中，DMA用于不经过CPU而直接从存储器中存取数据，能实现快速的传输数据。
[0034]所述DMA用于把所述高清数字流媒体图像数据从所述外部存储器中转移到第二解调和解析单元的存储单元中；还用于把所述处理后的高清数字流媒体图像数据从所述存储单元中转移到所述外部存储器。
[0035]所述指令解析器用于解析所述第一解调和解析单元发出的指令序列。
[0036]所述逻辑运算单元用于完成相应数据处理过程时所需的数学运算，逻辑运算单元可以是微指令逻辑运算单元，包括2的η次幂个相同的并列处理模块，用于把2的η次幂个串行的运算转变成I个并行的运算，大大提高了处理图像解调和解析的效率；其中η大于等于2。
[0037]优选的，所述存储单元可以包括第一存储单元、第二存储单元、第三存储单元、第四存储单元，详细介绍如下:
[0038]第一存储单元，可以是先进先出指令存储单元(FIFO)，用于存储所述第一解调和解析单元发出的指令序列；所述指令序列，包括以下类型的指令:
[0039]从所述外部存储器中读取指定位置的所述解调和解析后的高清数字流媒体图像数据，并将所述高清数字流媒体图像数据转移到所述第四存储单元的指定位置的指令；
[0040]对所述第四存储单元中的高清数字流媒体图像数据的执行指令；所述执行指令包括所需执行的指令的首地址和所需执行的指令的行数，通过所述首地址和行数与第二存储单元中的一指令集相对应；
[0041]把所述处理后的高清数字流媒体图像数据，从所述第四存储单元转移到外部存储器的指定位置的指令。
[0042]第二存储单元，用于存储多个预置的指令集；所述指令集中的某一行，包括所需执行的指令的首地址和所需执行的指令的行数，通过所述首地址和行数与第三存储单元中的一指令子集相对应。其中，所述指令集包括以下指令:Exec(图像矩阵执行单元)、Xpose(图像矩阵反转指令)、Sram(第二解调和解析单元中的读写指针移动指令)、Reg (运算寄存器设置，对运算过程所需要的一些信息进行设置)。
[0043]第三存储单元，用于存储多个预置的指令子集；其中，一个所述指令子集对应所述指令集的某一行；其中所述的指令子集包括以下指令:add(加运算)、sub(减运算)、addsub(加减运算)、mv(高清数字流媒体图像数据搬移运算)、mask(选择运算)、Idmask (判断运算)。
[0044]第四存储单元，用于存储解调和解析处理过程中的高清数字流媒体图像数据。
[0045]进一步，第二存储单元、第三存储单元和第四存储单元都可以是静态存储单元(SRAM)ο
[0046]根据本发明的另外一个实施方式，还公开了所述高清数字流媒体解调和解析集成电路执行解调和解析的方法，具体可以包括以下步骤:
[0047]第一解调和解析单元执行的步骤，如附图2所示:
[0048]步骤11，接收高清数字流媒体图像数据；
[0049]步骤12，对所述高清数字流媒体图像数据进行解调和解析，并将所述解调和解析后的高清数字流媒体图像数据存储至外部存储器；
[0050]步骤13，对所述高清数字流媒体图像数据进行宏像素块以上级别高清数字流媒体解调和解析；
[0051]步骤14，生成针对该高清数字流媒体图像数据的指令序列，并依次存储在第二解调和解析单元的存储单元中；
[0052]步骤15，接收下一高清数字流媒体图像数据。
[0053]第二解调和解析单元执行的步骤，如附图3所示:
[0054]步骤21，从所述存储单元中依次读取所存储的指令序列；
[0055]步骤22，解析所述指令序列；
[0056]步骤23，依次执行所读取的指令序列；
[0057]具体的，所述第二解调和解析单元通过执行指令序列，依次完成如下的数据处理过程:去扫描、去量化、去余弦变换、单帧估测或多帧估测中的一个、闭环滤波处理。
[0058]优选的，步骤23可以包括以下三种类型的执行步骤:
[0059]步骤231，从所述外部存储器中读取指定位置的高清数字流媒体图像数据，并将所述高清数字流媒体图像数据转移到所述第二解调和解析单元的指定位置；
[0060]步骤232，读取和执行用于针对高清数字流媒体图像数据完成相应数据处理过程的执行指令；
[0061]步骤233，把所述处理后的高清数字流媒体图像数据，从所述第二解调和解析单元转移到外部存储器的指定位置。
[0062]优选的，步骤232可以包括以下子步骤:
[0063]子步骤61，获取所述执行指令中指向一指令集的首地址和所需执行的行数；
[0064]子步骤62，依次读取和执行该指令集中的相应的指令行；
[0065]子步骤63，如果所述指令集中的某一行，包括有指向一指令子集的首地址和所需执行的行数，则读取和执行该指令子集中的相应指令行，执行完毕后回跳到所述指令集中的相应指令行，继续执行步骤62。
[0066]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种高清数字流媒体解调和解析集成电路，所述高清数字流媒体解调和解析集成电路包括第一解调和解析单元和第二解调和解析单元两个硬件单元； 第一解调和解析单元，用于接收高清数字流媒体图像数据，对所述高清数字流媒体图像数据进行解调和解析，并将所述解调和解析后的高清数字流媒体图像数据存储至外部存储器；对所述高清数字流媒体图像数据进行宏像素块以上级别高清数字流媒体解调和解析；以及生成针对第二解调和解析单元的指令序列，并依次存储在第二解调和解析单元的存储单元中； 第二解调和解析单元，包括:存储单元，用于存储所述第一解调和解析单元发出的指令序列以及解调和解析中间数据；控制器，用于依次执行所读取的指令序列；所述控制器包括逻辑运算单元，用于完成相应数据处理过程时所需的数学运算； 所述第二解调和解析单元通过执行指令序列，依次完成如下的数据处理过程:去扫描、去量化、去余弦变换、单帧估测或多帧估测中的一个、闭环滤波处理。
2.一种如权利要求1所述的集成电路，所述存储单元包括:第一存储单元，用于存储所述第一解调和解析单元发出的指令序列；第二存储单元，用于存储多个预置的指令集，其中，一个所述指令集对应所述指令序列的某一行；第三存储单元，用于存储多个预置的指令子集，其中，一个所述指令子集对应所述指令集的某一行；第四存储单元，用于存储解调和解析处理过程中的高清数字流媒体图像数据。
3.一种如权利要求2所述的集成电路，所述第二解调和解析单元中的控制器还包括:DMA储存器，用于把所述高清数字流媒体图像数据从所述外部存储器中转移到所述第四存储单元中，或者用于把所述处理后的高清数字流媒体图像数据从所述第四存储单元中转移到所述外部存储器；指令解析器，用于解析所述第一解调和解析单元发出的指令序列。
4.一种如权利要求3所述的集成电路，所述逻辑运算单元为微指令逻辑运算单元，由2的η次幂个相同的并行处理模块组成，用于将2的η次幂个串行运算转变为I个并行运算；其中η大于等于2。
5.一种如权利要求4所述的集成电路，所述指令序列，包括以下指令:从所述外部存储器中读取指定位置的高清数字流媒体图像数据，并将所述高清数字流媒体图像数据转移到所述第四存储单元的指定位置的指令；用于针对高清数字流媒体图像数据完成相应数据处理过程的执行指令；把所述处理后的高清数字流媒体图像数据，从所述第四存储单元转移到外部存储器的指定位置的指令。
6.—种如权利要求5所述的集成电路，所述指令序列的某一行中包括所需执行的指令的首地址和所需执行的指令的行数，通过所述首地址和行数与第二存储单元中的一指令集相对应；所述指令集的某一行中包括所需执行的指令的首地址和所需执行的指令的行数，通过所述首地址和行数与第三存储单元中的一指令子集相对应。
7.—种如权利要求1-6其中之一所述的高清数字流媒体解调和解析集成电路执行解调和解析的方法，包括以下步骤: 第一解调和解析单元接收高清数字流媒体图像数据；对所述高清数字流媒体图像数据进行解调和解析，并将所述解调和解析后的高清数字流媒体图像数据存储至外部存储器；对所述高清数字流媒体图像数据进行宏像素块以上级别高清数字流媒体解调和解析；生成针对第二解调和解析单元的指令序列，并依次存储在第二解调和解析单元的存储单元中；接收下一高清数字流媒体图像数据； 第二解调和解析单元从所述存储单元中依次读取所存储的指令序列；依次执行所读取的指令序列；完成相应数据处理过程时所需的数学运算；所述第二解调和解析单元通过执行指令序列，依次完成如下的数据处理过程:去扫描、去量化、去余弦变换、单帧估测或多帧估测中的一个、闭环滤波处理。
8.一种如权利要求7所述的方法，所述指令序列，包括以下指令:从所述外部存储器中读取指定位置的高清数字流媒体图像数据，并将所述高清数字流媒体图像数据转移到所述第二解调和解析单元的指定位置的指令；用于针对高清数字流媒体图像数据完成相应数据处理过程的执行指令；把所述处理后的高清数字流媒体图像数据，从所述第二解调和解析单元转移到外部存储器的指定位置的指令。
9.一种如权利要求8所述的方法，通过以下步骤完成对所述针对高清数字流媒体图像数据完成相应数据处理过程的执行指令的读取和执行:获取所述执行指令中指向一指令集的首地址和所需执行的行数；依次读取和执行该指令集中的相应的指令行；其中，如果所述指令集中的某一行，包括有指向一指令子集的首地址和所需执行的行数，则读取和执行该指令子集中的相应指令行，执行完毕后回跳到所述指令集中的相应指令行，继续执行。
【文档编号】H04N21/438GK104519400SQ201410687996
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】柴雨峰, 李满树, 汪振东, 鲁小鹏, 刘晓华, 何慧梅, 康智, 董亮, 倪凯峰, 全龙翔, 孔瑜, 张毅 申请人:国网新疆电力公司电力科学研究院