RAPID PROTOTYPING OF EMBEDDED PROGRAMMABLE SYSTEMS ON FPGA FOR MULTIMEDIA APPLICATIONS
Abstract
This paper illustrates rapid prototyping method applied for mobile multimedia systems with L2L (lossless-to-lossy) compression scheme. Debug module Xilinx ML-401 based on the FPGA (Filed Programmable Gate Array) is taken as the basis. Microblaze soft-processor is used as the main control unit. Proposed DCT-IDCT cores are developed using VHDL hardware description language as FSL (Fast Simples Link) coprocessors for Microblaze or standalone PLB (Processor Logical Bus) acceleration peripheral. Result of image processing is displayed on the screen connected via VGA interface. Proposed recursive architecture of DCT-IDCT core can be used as a basis of L2L coder.
About the Authors
V. V. Kliuchenia
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Belarus
Belarus
N. A. Petrovsky
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Belarus
Belarus
References
1. Spanias, A. Audio Signal Processing and Coding / A. Spanias, T. Painter, V. Atti. – Hoboken : Wiley, 2007. – 486 р.
2. Гонсалес, Р. Цифровая обработка изображений / Р. Гонсалес, Р. Вудс. – М. : Техносфера, 2005. – 1072 с.
3. A real time image processing subsystem: GEZGIN / N. Ismailoglu [et al.] // Proc. of the 16th Annual AIAA/USU Conf. on Small Satellites. – Logan, 2002. – Vol. SSC02-VIII-3. – P. 10.
4. Using FPGA and JAVA in rapid prototyping of a real-time H.264/AVC decoder / A. Petrovsky [et al.] // Zeszyty Naukowe Telekomunikacja i Elektrotechnika. – 2009. – Vol. 2009, № 12. – P. 43–55.
5. Suzuki, T. Realization of lossless-to-lossy image coding compatible with JPEG standard by direct-lifting of DCT-IDCT / T. Suzuki, M. Ikehara // 17th IEEE Intern. Conf. on Image Processing (ICIP). – Hong Kong, 2010. – P. 389–392.
6. Vaidyanathan, P.P. The role of lossless systems in modern digital signal processing: A tutorial / P.P. Vaidyanathan, Z. Doğanata // IEEE Trans. Educ. – 1989. – Vol. 32, № 3. – P. 181– 197.
7. Зотов, В.Ю. Проектирование встраиваемых микропроцессорных систем на основе ПЛИС фирмы Xilinx / В.Ю. Зотов. – М. : Горячая линия – Телеком, 2006. – 520 с.
8. MicroBlaze Processor Reference Guide Embedded Development Kit EDK 14.5 UG081 (v14.5) [Электронный ресурс]. – 2015. – Режим доступа : http://www.xilinx.com/support/ documentation/sw_manuals/mb_ref_guide. pdf. – Дата доступа : 20.06.2015.
9. Немудров, В. Система-на-кристалле. Проектирование и развитие / В. Немудров, Г. Мартин. – М. : Техносфера, 2004. – 216 с.
10. Иванюк, А.А. Проектирование встраиваемых цифровых устройств и систем / А.А. Иванюк. – Минск : Бестпринт, 2012. – 337 с.
11. Петровский, А.А. Быстрое проектирование систем мультимедиа от прототипа / А.А. Петровский, А.В. Станкевич. – Минск : Бестпринт, 2011. – 412 с.
12. FPGA-based Implementation of Signal Processing Systems / R. Woods [et al.]. – Chichester : Wiley, 2008. – 364 р.
13. Rao, K. Techniques and Standards for Image, Video, and Audio Coding / K. Rao, J. Hwang. – Upper Saddle Rive : Prentice Hall, 1996. – 563 р.
14. Suzuki, T. Integer DCT based on direct-lifting of DCT-IDCT for lossless-to-lossy image coding / T. Suzuki, M. Ikehara // IEEE Trans. Image Process. – 2010. – Vol. 19, № 11. – P. 2958–2965.
15. A high-throughput and area-efficient video transform core with a time division strategy / Y.-H. Chen [et al.] // IEEE Trans. VLSI Syst. – 2013. – Vol. PP, № 99. – P. 10.
16. Ключеня, В.В. Модуль вычисления прямого и обратного ДКП для систем сжатия данных / В.В. Ключеня, А.А. Петровский // Труды 16-й Междунар. конф. «Цифровая обработка сигналов и ее применение» (DSPA’2014). – М., 2014. – Т. 2. – С. 642–645.
17. Миано, Д. Форматы и алгоритмы сжатия изображений в действии / Д. Миано. – М. : Триумф, 2003. – 336 с.
18. Loeffler, C. Practical fast 1-D DCT algorithms with 11 multiplications / C. Loeffler, A. Lightenberg, G. Moschytz // Proc. IEEE Intern. Conf. Acoust., Speech, Signal Process. (ICASSP). – Glasgow, 1989. – Vol. 2. – P. 988–991.
19. Kliuchenia, V. FPGA architecture of DCT processor based lifting steps for real-time embedded applications / V. Kliuchenia // Proc. 11th Intern. Conf. Pattern recognition and information processing (PRIP’2011). – Minsk, 2011. – P. 259–262.
20. White, S.A. Applications of distributed arithmetic to digital signal processing: A tutorial review / S.A. White // IEEE ASSP Mag. – 1989. – Vol. 6, № 3. – P. 4–19.
21. Fox, T.W. Rapid prototyping of field programmable gate array-based discrete cosine transform approximations / T.W. Fox, L.E. Turner // EURASIP Journal on Advances in Signal Processing. – 2003. – Vol. 2003, № 6. – P. 543–554.
22. Ключеня, В.В. Выбор оптимальной реализации структурного решения процессора ДКП на распределенной арифметике / В.В. Ключеня, А.А. Петровский // Доклады БГУИР. – 2010. – № 7. – С. 66–75.
23. Бибило, П.Н. Основы языка VHDL : учеб. пособие / П.Н. Бибило. – 6-е изд. – М. : ЛИБРОКОМ, 2014. – 328 с.
24. Rosinger, H.-P. Connecting customized IP to the microblaze soft processor using the fast simplex link (FSL) channel : Tech. Rep. XAPP 529 / H.-P. Rosinger // [Electronic resource]. – 2004. – Mode of access : http://www.xilinx.com/support/documentation/application_notes/xapp529.pdf. – Date of access : 29.06.2015.
25. Петровский, Н.А. Процессор обработки изображения на многополосном вейвлетпреобразовании в алгебре кватернионов / Н.А. Петровский // Доклады БГУИР. - 2011. – Т. 61, № 7. – С. 76–82.
Review
For citations:
Kliuchenia V.V., Petrovsky N.A. RAPID PROTOTYPING OF EMBEDDED PROGRAMMABLE SYSTEMS ON FPGA FOR MULTIMEDIA APPLICATIONS. Informatics. 2015;(3):13-28. (In Russ.)
Views: 837
Email this article 