【硕士论文】AAC高级音频解码基于FPGA上的SOC设计与实现.pdf

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1、上海交通大学硕士学位论文AAC高级音频解码基于FPGA上的SOC设计与实现姓名：徐生俊申请学位级别：硕士专业：电路与系统指导教师：周玉洁20060101上海交通大学硕士学位论文AAC高级音频解码基于FPGA上的SOC设计与实现摘要AdvancedAudioCodec(简称AAC)是MPEG数据压缩方面最新的音频格式，AAC可以比MP3文件大小缩小30％的前提下提供更好的音质。由此可见，它的出现必然要取代目前最为流行的MP3音频格式，它也被开发者誉为“21世纪的数据压缩方式”。本文从数字音频压缩技术和VLSI技术近些年的发展介绍出发，强调了数字

2、音频压缩技术的发展离不开VLSI设计，同时也促进VLSI的发展。这才使得现在音频的压缩率越来越高的同时，音乐的质量也得到了很大的提升，而本文就主要介绍了一种压缩率非常高的最新音频格式：AAC的音频解码器在FPGA上的设计以及实现。整个音频解码的过程中充分地利用软件和硬件的协同工作来实现，这也是目前VLSI设计方法中最普遍采用的设计方法SOC设计。设计中软件部分的工作由一个32位的高效RISC来实现，硬件部分内部用四片SRAM进行数据处理，在硬件实现的算法上根据硬件设计的特点做了非常有效的优化。最终用RTL级的VerilogHDL语言编写，通过

3、综合及时序分析及功能仿真，并在FPGA平台上得到验证。本文有如下主要工作和成果：1.对AAC音频解码过程进行了仔细分析，并依据复杂程度划分了部分的软硬件工作量且完成这部分工作。2.针对AAC中时域噪声整形解码（TNS）部分，提出滤波系数查表的方法大大降低了RISC软件部分的工作量，并利用移位寄存器的概念硬件实现了TNS的滤波。3.完整地阐述了一条从AAC算法到FPGA验证最终成功的整个实I上海交通大学硕士学位论文际流程，对类似设计有相当的借鉴意义。关键词：音频解码，时域噪声整形，超大规模集成电路，AAC，VerilogHDLII上海交通大学硕

4、士学位论文AACDecodingSocDesignandImplementationBasedonFPGAABSTRACTAdvancedAudioCodec(AAC)isthelatestaudioformatontheMPEGdatacompression,andAACcanaffordbetteraudioqualitywhenAACdatais30percentlessthantheMP3data.WecanconcludethatAACwillsurelyreplacethemostpopularaudioformat-MP3int

5、henearfuture,anditwasgrantedas21thcentury’sdatacompressionformat.Atfirst,thethesisintroducesthedevelopmentofthedigitalaudiocompressionandVLSItechnologyinrecentyears,itclaimsthataudiocompression’sdevelopmentreliesontheVLSIandcontributesontheVLSI.That’swhywecangetbetterqualit

6、ywhilethecompressionratioishighertoo,thisarticleintroduceanewlyveryhighcompressionratioaudioformat:AACdecodingSocdesign&implementationbasedonFPGA.Weusebothsoftwareandhardwaretorealizethegoal,andthismethodiscalledSocdesign.Weuse32bitRISCtoperformthesoftwarepart,thenthehardwa

7、repartuses4SRAMtooptimizethedesignaccordingtotheprotocol.FinallyitrealizedbyVerilogHDLRTLcoding,andsynthesis&simulation,verifiedontheFPGAplatform.BelowIlistthekeypointofthisthesis:1.AnalyzetheAACdecodingprocess,thenseparatethesoftwareandhardwareparttorealizethem.III上海交通大学硕士

8、学位论文2.TotheTemporalNoiseShaping(TNS)design,weuselook-uptablemethodtoreducelotsofso