烟台城乡建设住建局网站,杭州seo优化公司,h5制作一般多少钱,做ppt的模板网站目录 1、前言2、我这儿已有的FPGA压缩算法方案3、FPGA LZMA数据压缩功能和性能4、FPGA LZMA 数据压缩设计方案输入输出接口描述数据处理流程LZ检索器数据同步LZMA 压缩器 为输出LZMA压缩流添加文件头 5、vivado仿真6、福利#xff1a;工程代码的获取 1、前言
说到FPGA的应用工程代码的获取 1、前言
说到FPGA的应用数据压缩算法的硬件加速器无疑是经典应用之一用FPGA压缩图片、视频、普通数据等都具有并行执行的独特优势关于FPGA压缩图片和视频我之前的博客有相关设计今天讲讲用FPGA实现对普通数据进行LZMA 压缩算法的实现本工程源码的功能就是基于 FPGA 的流式的 LZMA 压缩器用于通用无损数据压缩输入原始数据输出标准的 LZMA 格式LZMA 是一种常用的数据压缩算法。“.7z” 和 “.xz” 格式默认使用的算法是 LZMA。“.zip” 格式也支持 LZMA 算法。 LZMA 的压缩率通常高于 GZIP/DEFLATE 和 BZIP
2、我这儿已有的FPGA压缩算法方案
我这里有图像的JPEG解压缩、JPEG-LS压缩、H264编解码、H265编解码以及其他方案后续还会出更多方案我把他们整合在一个专栏里面会持续更新专栏地址 直接点击前往
3、FPGA LZMA数据压缩功能和性能
3.1纯 RTL 设计在各种 FPGA 型号上都可以部署 3.2极简的流式输入/输出接口 输入待压缩数据输出LZMA压缩流。 3.3LZMA 字典大小: 131072 字节。哈希匹配搜索引擎包含 4096个哈希值 × 8个哈希entry 3.4压缩率高详情如下 使用一个 512KB data 作为待压缩数据比较该压缩器与其它压缩方案结果见下表。 3.5FPGA 资源占用小具体如下 在 Xilinx 7 系列上占 2275 LUTs 和 55 BRAM36K 在 Altera Cyclone IV 系列上占 3484 LUTs and 1.8 Mbits BRAM 3.6性能如下 3.6.1平均输入一个字节需要 13 周期 3.6.2在 Xilinx Artix7 的速度最慢的FPGA (-1 速率级别) 上达到 118 MHz 平均性能约为 118/13 9MB/s 3.6.3在 Xilinx Zynq Ultrascale 的速度最慢的FPGA (-1 速率级别) 上达到 250 MHz 平均性能约为 250/13 19MB/s 3.6.4在 Altera Cyclone IV E 的速度最慢的FPGA (8 速率级别) 上达到 83 MHz 平均性能约为 83/13 6.3MB/s 3.6.5当前版本的压缩率和FPGA资源消耗都足够好但性能还不够让我满意 (7ZIP的LZMA快速压缩在个人计算机上使用单线程性能约为约为5~10MB/s)。因此当前版本可能仅适用于某些嵌入式应用。我将来会优化它的性能。
4、FPGA LZMA 数据压缩设计方案
FPGA LZMA 数据压缩设计方案框图如下 其中的哈希列表和数据缓冲buffer在模块中的位置如下
输入输出接口描述
输出接口是精简的、无握手的、8-bit 位宽的 AXI-stream master 用来输出 LZMA 压缩流。 所有信号都在 clk 的上升沿改变或被采样 o_valid1 时 o_data 有效 o_data 是输出的 LZMA 压缩流中的一个字节 o_last 用来界定 LZMA 压缩流的边界。当 o_valid1 且 o_last1 说明当前字节是一个LZMA压缩流的最后一个字节 当 o_last1 时一定有 o_valid1
输出接口是精简的、无握手的、8-bit 位宽的 AXI-stream master 用来输出 LZMA 压缩流。 所有信号都在 clk 的上升沿改变或被采样 o_valid1 时 o_data 有效 o_data 是输出的 LZMA 压缩流中的一个字节 o_last 用来界定 LZMA 压缩流的边界。当 o_valid1 且 o_last1 说明当前字节是一个LZMA压缩流的最后一个字节 当 o_last1 时一定有 o_valid1
数据处理流程
LZ检索器
详见计方案框图 输入数据首先给到LZ检索器进行数据处理 LZ检索器在代码中的位置如下可以看到由纯verilog代码实现
数据同步
LZ模块输出的数据需要做数据同步 处理使用一个纯verilog编写的同步fifo实现这个比较简单不必多说在代码中的位置如下
LZMA 压缩器
LZMA 压缩器是整个代码的核心采用标准的LZMA 算法实现只不过将该算法用verilog代码实现了在代码中的位置如下
为输出LZMA压缩流添加文件头
为了让输出的LZMA流被各种解压软件识别我们需要使用“容器格式”即添加文件头或文件尾。注意“.zip”、“.xz”、“.7z” 都是容器格式。它们比较复杂这里我们不介绍它们。 这里只介绍一种非常简单的容器格式 “.lzma” 格式。它的格式是 .lzma 格式 13字节文件头 LZMA压缩流 其中13字节文件头是固定的 0x5E, 0x00, 0x00, 0x02, 0x00, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF 当我们将完整的 “.lzma” 格式的数据 (13字节文件头LZMA压缩流) 保存到 “.lzma” 文件后就可以用各种官方压缩软件来解压它 。
5、vivado仿真
vivado仿真设计框图如下 其中随机数据包生成器 (tb_random_data_source.v) 将生成四种不同特征的数据包 (均匀分布的随机字节、非均匀分布的随意字节、随机连续变化的数据和稀疏数据) 这些数据包将被发送到待测设计 (lzma_compressor_top) 进行压缩。 tb_save_result_to_file.v 模块将压缩后的结果存储到文件。每个 LZMA压缩流都会存储在一个独立的 “.lzma” 文件中 (该模块也负责附加13字节的文件头)。
vivado仿真代码架构如下 vivado仿真打印结果如下 仿真波形如下 仿真后生成的zip压缩文件保存的路径如下 然后可以用LZMA解压软件或者Windows自带的字节软件将其解压打开看LZMA解压软件在资料包中如下 如果你喜欢用iverilog平台仿真可以直接点击上图中的bat文件仿真
6、福利工程代码的获取
福利工程代码的获取 代码太大无法邮箱发送以某度网盘链接方式发送 资料获取方式文章末尾的V名片。 网盘资料如下
