基于AXI4-Stream總線的數(shù)字視頻接口IP核設(shè)計

鄭建立，漆榮輝，張　璐

(上海理工大學(xué) 醫(yī)療器械與食品學(xué)院，上海 200093)

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基于AXI4-Stream總線的數(shù)字視頻接口IP核設(shè)計

鄭建立，漆榮輝，張璐

(上海理工大學(xué) 醫(yī)療器械與食品學(xué)院，上海 200093)

針對數(shù)字視頻IP核間高速流數(shù)據(jù)傳輸，設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于AXI4-Stream總線的數(shù)字視頻接口IP核，對外部輸入ITU601格式的數(shù)字視頻信號，將其格式轉(zhuǎn)化為符合AXI4-Stream總線協(xié)議的信號，并通過IP核的主端口輸出到下一級IP核的從端口。采用XilinxISEDesignSuite14.6軟件綜合設(shè)計實現(xiàn)，結(jié)合ISE自帶ISim軟件完成功能仿真，通過實際硬件電路驗證了設(shè)計的正確性及可行性。

AXI4-Stream；數(shù)字視頻信號；IP核

在SOC系統(tǒng)設(shè)計中，高級微控制器總線結(jié)構(gòu)(AdvancedMicrocontrollerBusArchitecture，AMBA)被廣泛采用，已經(jīng)迅速成為SOC結(jié)構(gòu)和IP核開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)[1]。AXI4、AXI4-Lite、AXI4-Stream這3種總線標(biāo)準(zhǔn)是AMBA第4版的重要組成部分。AXI4總線有助于最大化性能和能效；AXI4-Lite總線和AXI4-Stream總線是FPGA實現(xiàn)的理想選擇。AMBA4.0總線是標(biāo)準(zhǔn)接口規(guī)范，由多家企業(yè)共同為行業(yè)而設(shè)定，包括業(yè)界領(lǐng)先的OEM廠商、半導(dǎo)體及EDA供應(yīng)商等[2]，可確保不同IP核的兼容，加快SOC設(shè)計效率。

本文在深入分析和研究AXI4-Stream總線協(xié)議的基礎(chǔ)上，通過VHDL硬件描述語言實現(xiàn)了對ITU601格式的數(shù)字視頻輸入信號轉(zhuǎn)化為符合AXI4-Stream協(xié)議的視頻輸出信號，并通過ISim軟件仿真及在基于XilinxZynq7000芯片設(shè)計的內(nèi)窺鏡視頻處理系統(tǒng)電路上得到驗證。

1　AX I4-Stream總線協(xié)議

AXI4-Stream總線是以突發(fā)傳輸為機制并沒有突發(fā)長度限制的總線[3]。總線采用握手機制實現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)，沒有地址通道，沒有讀寫使能，一般情況均是寫數(shù)據(jù)從主設(shè)備到從設(shè)備的傳輸。AXI4-Stream總線接口協(xié)議主要面向高速流數(shù)據(jù)傳輸，可用于連接一個產(chǎn)生數(shù)據(jù)的主機和一個接受數(shù)據(jù)的從機，當(dāng)然也可用于連接多個主機和從機。……