基于FPGA的實時無損數(shù)據(jù)壓縮系統(tǒng)設計
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用FPGA實現(xiàn)LZW算法要解決以下幾個問題：
①壓縮過程中字典的緩存問題。因為所有數(shù)據(jù)處理和傳輸工作都是由FPGA完成，且考慮到實時壓縮速度，字典的緩存使用FPGA內部的RAM資源。
②字典的建立與更新問題。字典的建立使用FPGA片內資源來完成，大容量字典雖然會提高壓縮比，但必須考慮到FPGA內部的資源量。因此選用9位的定長編碼方式對數(shù)據(jù)進行處理。
③壓縮后輸出數(shù)據(jù)流傳輸和存儲問題。由于壓縮后是9位的數(shù)據(jù)流，不利于數(shù)據(jù)的存儲，因此將9位的數(shù)據(jù)轉換成8位的數(shù)據(jù)流進行傳輸和存儲。
3 系統(tǒng)測試及性能分析
首先測試LZW算法模塊能否正確無誤地壓縮數(shù)據(jù)。先由上位機發(fā)送數(shù)據(jù)給FPGA，F(xiàn)PGA壓縮數(shù)據(jù)并寫入SRAM存儲器。壓縮結束后，上位機讀取SRAM中的數(shù)據(jù)并存為一個文件，最后再將這個文件與用軟件壓縮的結果作比較，來判斷結果正確與否。圖3是壓縮原文件和解壓后文件以十六進制形式對比后的結果，從圖中下方框中的信息可知，兩個文件的大小都是248 714字節(jié)，0字節(jié)差異，完全匹配。為了提高測試的全面性，避免出現(xiàn)因為偶然而造成的個別功能死角沒被測到，利用格式各異的數(shù)據(jù)文件進行了大量的壓縮結果對比實驗，最終實驗結果表明軟硬件壓縮的結果是一致的，并且解壓后與源文件也是一樣的，說明LZW數(shù)據(jù)壓縮模塊實現(xiàn)了功能上的要求。本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/191088.htm
然后對壓縮模塊的壓縮率進行測試。整個設計最初的定位是應用于微體積、微功耗的測試系統(tǒng)中，現(xiàn)選取了實驗室里一些實測數(shù)據(jù)(圖4～6)，對其分別用LZW與WinRAR進行壓縮實驗。WinRAR是一種商業(yè)的無損壓縮軟件，使用的是混合壓縮算法，可根據(jù)需要向計算機申請內存作為哈希字典，字典大小可達4 MB。壓縮后的最終結果如表1所列。表中的壓縮率是按壓縮后的數(shù)據(jù)量除以壓縮前的數(shù)據(jù)量計算的，壓縮率數(shù)值越小表明壓縮效果越好。
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