基于FPGA的实时无损数据压缩系统设计
2 LZW算法的FPGA实现
CycloneII是Altera公司推出的新一代低成本系列FPGA器件，选用CycloneII系列的EP2C5T14418芯片来实现数据压缩。这款芯片有4 608个逻辑单元、26块M4K RAM块、13个嵌入式乘法器、2个锁相环，用户I／O引脚数目为89，完全能够满足设计对存储器容量以及逻辑功能的要求，并且有一定余量，便于功能扩展。设计采用Quartus II为FPGA器件软件开发平台，用VHDL+原理图的混合输入方式进行层次化描述。系统的整体框图如图1所示。采集到的数据经过压缩后存储到外部存储器，再读入计算机，用专用软件对压缩数据进行解压还原，对原始数据进一步分析处理。
整个设计的核心是压缩算法的实现。FPGA设计过程中模块划分非常重要，好的模块划分能够大大减少逻辑所消耗的面积并优化功能的时序关键路径。具体到LZW算法的FPGA实现，划分了10个大模块，各个模块相互之间的连接如图2所示。图中名字相同的箭头，表示是连接在一起的。为了使框图看起来比较清晰，图中省略了一些控制信号的连接。状态机控制模块(M5)是整个压缩模块的时序控制中心，根据其他模块反馈给它的信号，判断压缩的运行状态，从而控制其他各个模块的运行。
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