基于SSC-SRP-PHAT算法的实时低功耗空中声目标定位系统设计

1

作者 杨智勇 刘佳欣 +1 位作者 肖仲喆 黄敏 《声学技术》 北大核心 2026年第1期155-163,共9页

声源定位系统长期面临准确率低、实时性差的问题。针对这两个问题,文章提出了一种基于软硬件协同设计的方法,使声源定位算法能够应用在低功耗的嵌入式场景中。针对定位精度较高但复杂度也较高的可控响应功率和相位变换(steered response... 声源定位系统长期面临准确率低、实时性差的问题。针对这两个问题,文章提出了一种基于软硬件协同设计的方法,使声源定位算法能够应用在低功耗的嵌入式场景中。针对定位精度较高但复杂度也较高的可控响应功率和相位变换(steered response power phase transform,SRP-PHAT)的声源定位算法,引入搜索空间收缩的方式对其进行优化,进而提出了一种搜索空间收缩的可控响应功率和相位变换(search space contraction steered response power phase transform,SSC-SRP-PHAT)的声源定位方法。首先,设计了软硬件协同框架,使用Vivado HLS实现了硬件加速器IP核的设计与封装,充分利用现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的高度并行性优势;同时,编写了相应的驱动软件,分别实现了数据预处理、数据控制、IP核驱动与运算计时等功能;最后,基于Zynq UltraScale+MPSoC XCZU7EV硬件平台,搭建了软硬件协同声源定位系统。该系统的实时定位分辨率为5°,整体功耗为4.55 W,达到了实时、低功耗定位的目的。 展开更多

关键词 声源定位 可控响应功率和相位变换 软硬件协同 硬件加速

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基于访存图案变形的CGRA存储划分优化

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作者 潘德财 牟迪 +1 位作者 尚家兴 刘大江 《计算机研究与发展》 北大核心 2025年第4期1003-1016,共14页

由于兼具高灵活性和高能效的特征,粗粒度可重构阵列(coarse-grained reconfigurable array,CGRA)是一种具有潜力的领域定制加速器架构.为了利用多bank存储器的访问并行性,通常会在CGRA中引入存储器划分.然而,在CGRA上进行存储划分工作... 由于兼具高灵活性和高能效的特征,粗粒度可重构阵列(coarse-grained reconfigurable array,CGRA)是一种具有潜力的领域定制加速器架构.为了利用多bank存储器的访问并行性,通常会在CGRA中引入存储器划分.然而,在CGRA上进行存储划分工作要么以昂贵的寻址开销为代价实现最佳分区解决方案,要么以更多的存储bank消耗为代价来减少面积和功耗开销.为此,提出了一种通过访存图案变形来实现面向CGRA的存储划分方法.通过对包含多维数组的应用进行存储划分和算子调度协同优化,形成了存储划分友好的访存图案,从而可以用全“1”超平面对其进行存储划分,进而优化了划分结果并减少了访存地址计算开销.基于全“1”超平面的划分策略,还提出了一种可精简地址生成单元的高能效CGRA架构.实验结果表明,与最先进的方法相比,该方法可以实现1.25倍的能效提升. 展开更多

关键词 粗粒度可重构阵列 存储划分 软硬件联合设计 算子调度 访存图案

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可重构的卫星/运载复用电子系统设计 被引量：4

3

作者 徐国栋 赵丹 +2 位作者 向文豪 邱文勋 张世杰 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1298-1304,共7页

采用小型运载器能够降低卫星发射成本,针对小型运载器运载能力有限的情况,通过卫星与运载电子系统特点分析,提出可重构的卫星/运载复用电子系统设计方案。该方案采用基于总线的混合结构,并将可重构计算技术应用于中心计算机的设计,利用... 采用小型运载器能够降低卫星发射成本,针对小型运载器运载能力有限的情况,通过卫星与运载电子系统特点分析,提出可重构的卫星/运载复用电子系统设计方案。该方案采用基于总线的混合结构,并将可重构计算技术应用于中心计算机的设计,利用片上可编程系统(SOPC)、软硬件协同设计以及硬件描述语言(HDL)设计等技术完成系统功能。通过对现场可编程门阵列(FPGA)的重构,星载计算机实现对运载器与卫星的控制与管理,并能够进行故障处理及在轨升级。构建地面实时仿真系统并进行仿真测试,得到重构时间在(500±40)ms范围内、控制周期可达10ms的仿真结果,验证了本文所提出方案的可行性与系统重构的有效性。通过硬件的分时复用,复用电子系统能够有效降低发射成本,并解决系统资源、多功能与高性能需求之间的矛盾。 展开更多

关键词 卫星 运载 星载电子系统 成本缩减 航空电子 可重构计算 软硬件协同设计 仿真

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MPEG音频解码专用处理器设计 被引量：3

4

作者 周晓方 周汀 +1 位作者 张纲 章倩苓 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 1999年第1期33-37,共5页

提出了一个适用于ＶＬＳＩ实现的、以专用ＤＳＰ为核心的ＭＰＥＧ音频解码器，达到ＭＰＥＧ对解码精度和实时性的要求。设计过程采用了软硬件协同设计的方法，缩短了开发周期，并优化了解码算法，降低了系统对存贮器和运算量的需求，降... 提出了一个适用于ＶＬＳＩ实现的、以专用ＤＳＰ为核心的ＭＰＥＧ音频解码器，达到ＭＰＥＧ对解码精度和实时性的要求。设计过程采用了软硬件协同设计的方法，缩短了开发周期，并优化了解码算法，降低了系统对存贮器和运算量的需求，降低了ＶＬＳＩ系统的总体规模。 展开更多

关键词 数字信号处理器 DSP VLSI 设计 MPEG音频解码

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基于领域专用软硬件协同的多模态网络环境构造技术 被引量：13

5

作者 胡宇翔 崔子熙 +3 位作者 李子勇 董永吉 崔鹏帅 邬江兴 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期3-13,共11页

信息网络与经济社会深度融合发展带来了网络模态共生共存、动态并发、演进变革融合态势。首先,从基于多模态网络环境的垂直行业应用需求出发,提出了一种基于领域专用软硬件协同的多模态网元设计方案,讨论了多模态网络环境构造关键技术;... 信息网络与经济社会深度融合发展带来了网络模态共生共存、动态并发、演进变革融合态势。首先,从基于多模态网络环境的垂直行业应用需求出发,提出了一种基于领域专用软硬件协同的多模态网元设计方案,讨论了多模态网络环境构造关键技术;然后,针对多样化网络模态对网元内异构资源竞争的问题,提出了一种存算转一体的异构软硬件资源分配方法,根据模态业务量动态调整资源分配和置换策略,实现异构资源的高效利用。实验结果表明,所提方案可为构建技术体系与支撑环境分离的多模态网络提供基础平台支撑。 展开更多

关键词 多模态网络环境 多模态网元 领域专用软硬件协同

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基于移动嵌入式系统硬/软件协同设计的EHSC算法 被引量：3

6

作者 张江陵 郑世珏 胡金柱 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2005年第10期210-213,共4页

嵌入式系统设计的一个重要任务就是寻找硬/软件最佳搭配方案。随着系统复杂性的不断提高,采用嵌入式系统硬/软件协同设计是提高设计质量的有效手段。本文在讨论嵌入式系统设计一般方法的基础上,阐述了系统的硬/软件协同设计技术和硬件/... 嵌入式系统设计的一个重要任务就是寻找硬/软件最佳搭配方案。随着系统复杂性的不断提高,采用嵌入式系统硬/软件协同设计是提高设计质量的有效手段。本文在讨论嵌入式系统设计一般方法的基础上,阐述了系统的硬/软件协同设计技术和硬件/软件划分方法,提出了以系统硬/软件划分策略为基础,系统组件的权重值为参考,组成元素划分为依据的设计理念,构造了基于移动环境的系统的硬/软件协同设计的EHSC(EmbeddedHardware/Soft-wareCodesign)模型。并依照此模型,实现了一种移动嵌入式系统“电子书包”阅读器的设计和开发。 展开更多

关键词 嵌入式系统 硬件/软件协同设计 EHSC算法 嵌入式系统设计 软件划分 协同设计 SC算法 系统复杂性 搭配方案 设计质量 设计技术 划分策略

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三种软硬件划分算法的比较分析 被引量：13

7

作者 高健 李涛 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2007年第14期3426-3428,共3页

软硬件划分是嵌入式系统软硬件协同设计中的关键技术之一,如何兼顾系统的性能和成本,达到两者的最佳结合,是软硬件划分的主要问题。针对单CPU多ASICs类型的目标结构,选取了遗传算法、禁忌搜索算法和模拟退火算法等全局优化算法进行系统... 软硬件划分是嵌入式系统软硬件协同设计中的关键技术之一,如何兼顾系统的性能和成本,达到两者的最佳结合,是软硬件划分的主要问题。针对单CPU多ASICs类型的目标结构,选取了遗传算法、禁忌搜索算法和模拟退火算法等全局优化算法进行系统的软硬件划分,并对3种算法的有效性进行了比较分析。 展开更多

关键词 软硬件划分 软硬件协同设计 遗传算法 禁忌搜索算法 模拟退火算法

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基于硬件加速的高速数据流连续实时聚集查询 被引量：2

8

作者 刘学军 胡平 +3 位作者 徐宏炳 董逸生 钱江波 王永利 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期228-233,共6页

近年来,动态数据流环境下的聚集查询正成为一个热点研究问题.目前的相关算法主要是采用近似技术,以牺牲精度来换取处理速度的提高.然而,在高速数据流环境下,处理速度仍然难以满足需求.软硬件协同的高速数据流处理技术逐渐引起人们的关注... 近年来,动态数据流环境下的聚集查询正成为一个热点研究问题.目前的相关算法主要是采用近似技术,以牺牲精度来换取处理速度的提高.然而,在高速数据流环境下,处理速度仍然难以满足需求.软硬件协同的高速数据流处理技术逐渐引起人们的关注.提出了一种基于硬件加速的高速数据流聚集查询方法,充分发挥硬件在处理速度上的优势和软件在灵活性方面的长处.算法是增量的,也实现了多窗口资源共享.最后,给出了算法的复杂度分析并实验验证了方法的有效性. 展开更多

关键词 数据流 聚集查询 软硬件协同 增量计算

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基于SoC的嵌入式系统软硬件协同设计 被引量：3

9

作者 丁岩松 阚振举 徐学航 《控制工程》 CSCD 北大核心 2009年第S3期43-45,共3页

SoC技术为嵌入式系统设计提供了一种更为方便、灵活和可靠的实现方式。软硬件协同设计是一种主流的SoC设计方法。作为嵌入式系统开发的重要方法,克服了传统设计方法的缺陷,在降低风险、缩短周期、增强稳定性等方面表现出优势。软硬件划... SoC技术为嵌入式系统设计提供了一种更为方便、灵活和可靠的实现方式。软硬件协同设计是一种主流的SoC设计方法。作为嵌入式系统开发的重要方法,克服了传统设计方法的缺陷,在降低风险、缩短周期、增强稳定性等方面表现出优势。软硬件划分是软硬件协同设计中的关键技术,也是一个传统难题。其中,划分算法所面临的共同问题是运行速度慢,效率太低,导致划分结果不能获得很好的性价比。针对存在的这些问题,对划分算法作了进一步研究,并给出了遗传算法的改进方案。 展开更多

关键词 SOC 软硬件协同设计 遗传算法

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嵌入式系统软硬件划分技术的研究 被引量：3

10

作者 刘威 丁岩松 徐学航 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2011年第2期173-175,共3页

嵌入式系统是一种由硬件和软件构成的综合系统。其传统的硬件先行的设计方法存在许多弊端,如:设计周期长,费用高等。软硬件协同设计是为解决上述问题而提出的一种全新的系统设计思想。软硬件划分是软硬件协同设计中的关键技术,其中,划... 嵌入式系统是一种由硬件和软件构成的综合系统。其传统的硬件先行的设计方法存在许多弊端,如:设计周期长,费用高等。软硬件协同设计是为解决上述问题而提出的一种全新的系统设计思想。软硬件划分是软硬件协同设计中的关键技术,其中,划分算法所面临的共同问题是运行速度慢,效率太低,导致划分结果不能获得很好的性价比。对划分算法作了进一步研究,并给出了遗传算法的改进方案。 展开更多

关键词 嵌入式系统 软硬件协同设计 遗传算法

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基于System C的系统级设计方法 被引量：4

11

作者 陈林 黄建文 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2003年第9期113-115,共3页

SystemC是一种完全基于C++的建模平台,它由一个C++类库和仿真内核组成。SystemC提供一个通用的系统设计环境,有利于进行软硬件联合设计。阐述了一种基于SystemC的系统级设计方法。

关键词 系统级设计 模型 软硬件联合设计

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机械、电子、信息一体化下的滤波功能实现技术 被引量：4

12

作者 沙晶晶 施浒立 吕兴荣 《现代电子技术》 2007年第4期19-22,共4页

机械、电子和信息技术是现今社会中三大基础技术,是推动社会不断进步和发展的关键技术。随着计算机技术的发展,特别是微电子技术的迅速发展,三者相互融合渗透,逐渐走向集成和一体化。研究了机械、电子、信息技术在滤波功能实现中的作用... 机械、电子和信息技术是现今社会中三大基础技术,是推动社会不断进步和发展的关键技术。随着计算机技术的发展,特别是微电子技术的迅速发展,三者相互融合渗透,逐渐走向集成和一体化。研究了机械、电子、信息技术在滤波功能实现中的作用,给出了一种软件数字滤波器设计方法———小波滤波器,最后提出了软硬件协同设计数字滤波器的思想。用软件使机械软件化、模块化,使机械具有更大的柔性、灵活性和更高的“智力”,很有应用和研究价值。 展开更多

关键词 机械滤波器 电子滤波器 软件数字滤波器 小波滤波器 软硬件协同设计

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一种基于模拟退火算法的硬件/软件分解方法 被引量：1

13

作者 郭晓东 刘积仁 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第3期233-236,共4页

嵌入式系统设计的一个重要环节是硬件 /软件分解 ,通常在系统设计初期解决该问题· 硬件 /软件分解问题是NP完全问题 ,无法在有效时间内寻找到满意的分解方案· 基于此提出了一个基于模拟退火算法的硬件 /软件分解方法 ,采用了... 嵌入式系统设计的一个重要环节是硬件 /软件分解 ,通常在系统设计初期解决该问题· 硬件 /软件分解问题是NP完全问题 ,无法在有效时间内寻找到满意的分解方案· 基于此提出了一个基于模拟退火算法的硬件 /软件分解方法 ,采用了相邻块通讯分解模型以及由单处理器和专用硬件模块构成的目标结构 ,解决了硬件约束条件下系统执行速度的优化问题· 为寻找到性能优良的分解方案 ,定义了分解优化目标及代价函数 ,确定了初始温度、终止温度、温度衰减函数等几个控制模拟退火的关键参数 ,并探讨了模拟退火的停止规则· 与贪心算法相比 ,该方法可以在合理的时间内为嵌入式系统寻找到满意的解决方案· 展开更多

关键词 协同设计 硬件/软件分解 模拟退火 分解模型

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一种基于改进蚁群优化算法的软硬件划分方法 被引量：1

14

作者 胡伟 《湖南城市学院学报（自然科学版）》 CAS 2017年第6期50-54,共5页

软硬件划分问题是嵌入式系统的软硬件协同设计中重要的问题之一﹒针对该问题,提出一种基于改进蚁群优化算法的软硬件划分方法﹒通过禁忌搜索算法改进蚁群算法的局部搜索过程,利用禁忌表记录近期的搜索过程,通过禁忌表比对阻止算法重复进... 软硬件划分问题是嵌入式系统的软硬件协同设计中重要的问题之一﹒针对该问题,提出一种基于改进蚁群优化算法的软硬件划分方法﹒通过禁忌搜索算法改进蚁群算法的局部搜索过程,利用禁忌表记录近期的搜索过程,通过禁忌表比对阻止算法重复进入,提高了算法的最优解搜索效率,加快了算法的执行速度﹒实验数据证明改进的蚁群优化算法能提高45%左右的工作效率,同时验证了该算法能够有效地解决软硬件划分问题,提高软硬件协同设计的效率﹒ 展开更多

关键词 嵌入式系统 软硬件协同设计 软硬件划分 蚁群优化算法

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嵌入式系统的CFSM模型

15

作者 郭天天 卢焕章 张志勇 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2005年第12期2091-2094,共4页

随着嵌入式系统的速度、复杂度的上升,软硬件协同设计已经越来越广泛地应用于各种嵌入式系统的设计当中。介绍了一种基于常用的FSM模型的CFSM模型。CFSM模型继承了FSM模型的优点,改善了它的缺点。CFSM模型是一个通用的系统模型,既可以... 随着嵌入式系统的速度、复杂度的上升,软硬件协同设计已经越来越广泛地应用于各种嵌入式系统的设计当中。介绍了一种基于常用的FSM模型的CFSM模型。CFSM模型继承了FSM模型的优点,改善了它的缺点。CFSM模型是一个通用的系统模型,既可以表示控制型系统,又可以表示数据型系统。给出了它的定义、行为描述、数学模型以及应用等。CFSM模型对软硬件都是透明的,可以推迟系统设计中的软硬件划分时间,得到更优的设计。 展开更多

关键词 软硬件协同设计 FSM模型 CFSM模型 有穷自动机

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软硬件混成系统与协同设计介绍

16

作者 董军 何积丰 《世界科技研究与发展》 CSCD 2005年第4期50-53,共4页

软硬件混成系统或嵌入式系统是用信息化带动工业化的关键技术,在各领域有着巨大应用需求。传统的计算机系统软、硬件各自开发的模式使得目标系统的资源优化不够,可靠性、安全性和实时性难以保障,开发周期和成本也受到很大的影响。在何... 软硬件混成系统或嵌入式系统是用信息化带动工业化的关键技术,在各领域有着巨大应用需求。传统的计算机系统软、硬件各自开发的模式使得目标系统的资源优化不够,可靠性、安全性和实时性难以保障,开发周期和成本也受到很大的影响。在何积丰与HoareC.A.R的统一程序设计理论基础上提出的软硬件混成系统与软硬件协同设计技术,针对上述问题给出了良好的解决途径。本文在回顾他们的关键工作后,描述了软硬件协同设计的关键技术和主要内容。接着介绍具有自主知识产权的“海神”软硬件协同设计平台:在获得用户需求规范后,设计开发者只需根据需求规范用高级语言实现需求阶段所提出的功能,分解器会将其自动分解为软件子系统和硬件子系统的描写并综合。从而提供了一种开发嵌入式系统的良好工具。 展开更多

关键词 协同设计 软硬件混成系统 安全软件 可靠性 软硬件协同设计 混成系统 嵌入式系统 需求规范 开发周期 设计技术

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基于软硬件协同设计的数控系统的研制

17

作者 王立松 李铁才 +1 位作者 张晶 伍鸿健 《组合机床与自动化加工技术》 2007年第9期72-75,共4页

文章采用基于软硬件协同设计的方法研制开放式数控系统。在建立系统三层结构数学模型基础上,通过分析系统约束条件和优化目标,划分了系统软硬件功能,并建立了硬件抽象层,最后对系统软硬件功能进行了详细设计。目前,该系统在广州机床厂... 文章采用基于软硬件协同设计的方法研制开放式数控系统。在建立系统三层结构数学模型基础上,通过分析系统约束条件和优化目标,划分了系统软硬件功能,并建立了硬件抽象层,最后对系统软硬件功能进行了详细设计。目前,该系统在广州机床厂数控铣床上进行加工实验,加工半球的圆度误差小于12μm,实验结果满足工厂对数控系统的精度要求。 展开更多

关键词 数控系统 软硬件协同设计 硬件抽象层

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基于PYNQ平台的人脸检测系统设计

18

作者 王洁 李鹏飞 《实验室科学》 2023年第4期40-43,47,共5页

ZYNQ平台提供了ARM+FPGA架构用以提高系统执行效率。PYNQ平台在ZYNQ基础上添加了linux+python环境,降低使用异构平台开发计算机视觉算法难度,因此对基于PYNQ的人脸检测系统进行研究。使用vivado工具链设计并实现人脸检测核心算法、使用... ZYNQ平台提供了ARM+FPGA架构用以提高系统执行效率。PYNQ平台在ZYNQ基础上添加了linux+python环境,降低使用异构平台开发计算机视觉算法难度,因此对基于PYNQ的人脸检测系统进行研究。使用vivado工具链设计并实现人脸检测核心算法、使用高层次综合工具将检测算法定制为可复用IP核、添加粘合逻辑将定制的IP核与ZYNQ硬核相连、编写上位机驱动程序控制实现ARM和FPGA数据交互过程、实现数据采集并以视频流输入结果等步骤。此实验案例以软硬件协同设计为指导思想,充分发挥FPGA的并行计算性能和ARM程序设计灵活性,有效提高人脸检测系统执行效率。 展开更多

关键词 PYNQ平台 人脸检测 软硬件协同设计

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微处理器测试系统设计 被引量：1

19

作者 关国梁 李曦 +1 位作者 王恒才 赵振西 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2003年第8期1555-1558,共4页

为了保证微处理器芯片设计的正确性 ,需要进行大量的仿真和测试 ,因此需要一个微处理器测试系统 ,以实现微处理芯片功能的测试和调试 .本文分析了微处理器测试系统的功能。

关键词 微处理器功能测试 测试系统 软硬件协同设计

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一种用于HDTV集成解码芯片的I/O控制策略 被引量：1

20

作者 杨伟建 姚庆栋 《信号处理》 CSCD 2002年第1期62-65,42,共5页

数据的存取控制是系统集成芯片软硬件协同设计中的关键环节。许多文献都给出了对 ＭＰＥＧ—２ ＭＰ＠ＭＬ视频解码器的Ｉ／Ｏ控制策略，但是很少涉及如何有效地存取ＭＰＥＧ—２ＭＰ＠ＭＬ的数据，特别是如何控制包含系统层、视频和音... 数据的存取控制是系统集成芯片软硬件协同设计中的关键环节。许多文献都给出了对 ＭＰＥＧ—２ ＭＰ＠ＭＬ视频解码器的Ｉ／Ｏ控制策略，但是很少涉及如何有效地存取ＭＰＥＧ—２ＭＰ＠ＭＬ的数据，特别是如何控制包含系统层、视频和音频三个部分进行解码的集成解码芯片的数据输入输出。本文通过详细的分析和计算，结合不同类型数据传送的特点，提出了一种有效的用于这种集成解码芯片的Ｉ／Ｏ控制策略，在增加有限的芯片引脚的情况下，简化了数据输入输出的控制逻辑，降低了片上用于Ｉ／Ｏ控制的逻辑资源。 展开更多

关键词 MPEG-2 HDTV 高清晰度电视 集成解码芯片 I/O控制策略

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