CN103501458B - 实现解复用系统的片外动态存储器的数据存储和传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实现解复用系统的片外动态存储器的数据存储和传输方法，所述的片外动态存储器的存储区包括视频数据存储单元、音频数据存储单元、程序特殊信息数据存储单元和视频数据包头地址索引数据存储单元，所述的接口结构包括三个数据缓冲区和接口控制器，所述的三个数据缓冲区为音频数据缓冲区、视频数据缓冲区、程序特殊信息数据缓冲区，采用该种实现解复用系统的片外动态存储器的数据存储和传输方法，可以实现大大提高动态存储器的数据传输效率，将不同类型的数据分开存储，便于其他系统进行各自处理，将不同类型的数据按照各自特点进行不同数据包形式的存储，便于后级系统在数据处理中的数据读取和处理，具有更广泛的应用范围。

Description

实现解复用系统的片外动态存储器的数据存储和传输方法

技术领域

本发明涉及解复用传输技术领域，尤其涉及解复用系统的片外存储器领域，具体是指一种用于解复用系统的片外动态存储器接口及数据传输方法。

背景技术

目前，国际上普遍采用MPEG系列标准和H26X系列标准作为音视频编解码技术标准；我国则制定和推广使用自主知识产权的先进音视频编解码标准(AVS)，采用MPEG-TS分组码流作为上述音视频数据和其他数据合成的传输载体，在实际应用中，以上述标准得到的广播音视频数据，仍然封装于MPEG-TS分组码流中。解复用系统就是将该MPEG-TS码流解复用过滤为程序特殊信息(PSI，Program Special Information)数据、视频数据和音频数据输出。这些数据量较大，所以需要较大的存储器空间。一般使用片外的动态随机存取存储器(DRAM，Dynamic Random Access Memory)。

如图2所示，动态存储器一般分为四个存储区域，分别存放视频数据，音频数据，PSI数据和视频PES(Packaged elementary stream，打包的基本码流)包头地址数据(即VIB数据)，其中，VIB数据为Video Index Buffer，视频PES包头地址索引数据，即VIB数据为视频数据包头地址索引数据，以便给后级模块进一步处理使用。

在原有的方案中，该动态存储器接口是32位数据接口方式，即包含有接口信号：

原有方案中，由于总线接口是32位数据，在数据码率比较大时，例如视频数据码率比较高，所以视频数据率比较大，如果在视频数据之前的PSI数据或者音频数据传输时有总线响应延迟发生，就会导致后续的视频数据迟滞堵塞，再加上数据位宽小，所以总线的效率就会比较低，这在处理高码率高清码流信号时表现尤其明显。基于此，提出了新的高效率的片外动态存储器接口设计。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现将音频数据和程序特殊信息数据等以最大的带宽效率传输存储到动态存储器、将不同类型的数据按照各自特点进行不同数据包形式的存储、结构简单、具有更广泛应用范围的用于解复用系统的片外动态存储器接口及数据传输方法。

为了实现上述目的，本发明的用于解复用系统的片外动态存储器接口及数据传输方法具有如下构成：

该用于解复用系统的片外动态存储器接口结构，所述的片外动态存储器的存储区包括视频数据存储单元、音频数据存储单元、程序特殊信息数据存储单元和视频数据包头地址索引数据存储单元，其主要特点是，所述的接口结构包括接口控制器和三个数据缓冲区，所述的三个数据缓冲区分别为音频数据缓冲区、视频数据缓冲区、程序特殊信息数据缓冲区。

本发明还涉及一种基于上述接口结构实现解复用系统的片外动态存储器的数据传输方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：

(1)所述的接口控制器判断达到满状态的数据缓冲区的类型，如果是音频数据缓冲区，则继续步骤(2)，如果是视频数据缓冲区，则继续步骤(3)，如果是程序特殊信息缓冲区，则继续步骤(6)；

(2)所述的片外动态存储器通过数据总线接收待传输的音频数据，然后结束退出；

(3)所述的接口控制器判断待传输的视频数据中是否有视频数据包头地址索引数据，如果是，则继续步骤(4)，如果否，则继续步骤(5)；

(4)所述的片外动态存储器通过数据总线接收待传输的视频数据包头地址索引数据，然后继续步骤(5)；

(5)所述的片外动态存储器通过数据总线接收待传输的视频数据，然后结束退出；

(6)所述的片外动态存储器通过数据总线接收待传输的程序特殊信息数据，然后结束退出。

较佳地，所述的片外动态存储器通过数据总线接收待传输的音频数据，包括以下步骤：

(21)所述的接口控制器由空闲状态进入请求状态并向所述的片外动态存储器发出数据传输请求；

(22)所述的片外动态存储器将地址总线置为音频数据存储单元的地址；

(23)待传输的音频数据通过数据总线传输至所述的片外动态存储器。

更佳地，所述的待传输的音频数据通过数据总线传输至所述的片外动态存储器，具体为：

待传输的128位宽的音频数据通过带宽为128位的数据总线传输至所述的片外动态存储器。

更佳地，所述的步骤(23)之后，还包括以下步骤：

(24)所述的接口控制器判断是否接收到所述的片外动态存储器的确认信号，如果否，则继续步骤(25)，如果是，则继续步骤(26)；

(25)所述的接口控制器进入等待状态，然后继续步骤(24)；

(26)所述的音频数据传输完毕，所述的接口控制器进入空闲状态。

较佳地，所述的片外动态存储器通过数据总线接收待传输的视频数据包头地址索引数据，包括以下步骤：

(41)所述的接口控制器由空闲状态进入索引状态并向所述的片外动态存储器发出数据传输请求；

(42)所述的片外动态存储器将地址总线置为视频数据包头地址索引数据存储单元的地址；

(43)待传输的视频数据包头地址索引数据通过数据总线传输至所述的片外动态存储器。

更佳地，所述的待传输的视频数据包头地址索引数据通过数据总线传输至所述的片外动态存储器，具体为：

待传输的32位宽的视频数据包头地址索引数据使用掩码选择信号循环地通过带宽为128位的数据总线传输至所述的片外动态存储器。

更佳地，所述的步骤(43)和(5)之间，还包括以下步骤：

(44)所述的接口控制器判断是否接收到所述的片外动态存储器的确认信号，如果否，则继续步骤(45)，如果是，则继续步骤(46)；

(45)所述的接口控制器进入等待状态，然后继续步骤(44)；

(46)所述的视频数据包头地址索引数据传输完毕，所述的接口控制器进入空闲状态。

较佳地，所述的片外动态存储器通过数据总线接收待传输的视频数据，包括以下步骤：

(51)所述的接口控制器由空闲状态进入请求状态并向所述的片外动态存储器发出数据传输请求；

(52)所述的片外动态存储器将地址总线置为视频数据存储单元的地址；

(53)待传输的视频数据通过数据总线传输至所述的片外动态存储器。

更佳地，所述的待传输的视频数据通过数据总线传输至所述的片外动态存储器，具体为：

待传输的128位宽的视频数据通过带宽为128位的数据总线传输至所述的片外动态存储器。

更佳地，所述的步骤(53)之后，还包括以下步骤：

(54)所述的接口控制器判断是否接收到所述的片外动态存储器的确认信号，如果否，则继续步骤(55)，如果是，则继续步骤(56)；

(55)所述的接口控制器进入等待状态，然后继续步骤(54)；

(56)所述的视频数据传输完毕，所述的接口控制器进入空闲状态。

较佳地，所述的片外动态存储器通过数据总线接收待传输的程序特殊信息数据，包括以下步骤：

(61)所述的接口控制器由空闲状态进入请求状态并向所述的片外动态存储器发出数据传输请求；

(62)所述的片外动态存储器将地址总线置为程序特殊信息数据存储单元的地址；

(63)待传输的程序特殊信息数据通过数据总线传输至所述的片外动态存储器。

更佳地，所述的待传输的程序特殊信息数据通过数据总线传输至所述的片外动态存储器，具体为：

待传输的32位宽的程序特殊信息数据使用掩码选择信号循环地通过带宽为128位的数据总线传输至所述的片外动态存储器。

更佳地，所述的步骤(63)之后，还包括以下步骤：

(64)所述的接口控制器判断是否接收到所述的片外动态存储器的确认信号，如果否，则继续步骤(65)，如果是，则继续步骤(66)；

(65)所述的接口控制器进入等待状态，然后继续步骤(64)；

(66)所述的程序特殊信息数据传输完毕，所述的接口控制器进入空闲状态。

采用了该发明中的用于解复用系统的片外动态存储器及数据传输方法，具有如下有益效果：

实现了将音频数据和程序特殊信息数据等以最大的带宽效率传输存储到动态存储器，大大提高了动态存储器的数据传输效率，将不同类型的数据分开存储，便于其他系统进行各自处理，将不同类型的数据按照各自特点进行不同数据包形式的存储，便于后级系统在数据处理中的数据读取和处理，具有更广泛的应用范围。

附图说明

图1为本发明的用于解复用系统的片外动态存储器接口结构的结构框图。

图2为本发明的用于解复用系统的片外动态存储器存储区的结构框图。

图3为本发明的用于解复用系统的片外动态存储器传输32位数据时的传输示意图。

图4为本发明的用于解复用系统的片外动态存储器数据传输的过程示意图。

图5为本发明的用于解复用系统的片外动态存储器接口控制器的状态转换示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

本发明提供了一种硬件解复用器片外动态存储器的接口设计方法，用于将音视频数据和PSI数据以最大的带宽效率传输存储到动态存储器的相应存储区域。

在该应用中输入是TS(Transport stream，传输流)码流，输出是片外动态存储器接口形式，即128位数据带有Mask指示位的总线形式：

为了将三种数据(视频、音频和PSI数据)便于通过片外动态存储器接口传输，在进入片外动态存储器接口之前使用三个数据Buffer(缓冲区)进行数据缓存：视频数据Buffer，音频数据Buffer和PSI数据Buffer。

视频数据Buffer：由于视频数据是以PES包为单位、按照TS数据流形式输入的，在片外动态存储器中存放则是去掉了TS包包头以PES包顺序存放，需要有PES包的包头指示，所以在128bits数据位宽的基础上，增加了包头指示flag。故该buffer的数据位宽是144bits。

音频数据Buffer：音频数据也是以PES包为单位、按照TS数据流形式输入的，且固定长，在片外动态存储器中存放也是去掉了TS包包头以PES包顺序存放，因为固定长，所以不需要PES包的包头位置指示。故该Buffer的数据位宽是128bits。

PSI数据Buffer：PSI数据是以TS为单位输入的，在片外动态存储器中存放也是以TS包顺序存放，所以PSI数据Buffer位宽32bits，深度256，可以存放约5个TS包。

片外动态存储器数据传输部分：

对于视频数据，由于需要指示包头位置，所以增加了一种数据，即视频数据包头所在字节所在的存储器地址，称其为VIB数据。VIB数据是32bits数据，在片外动态存储器接口输出时用Mask信号指示当前VIB数据是128位数据总线的哪个word(每个128位总线数据有4个word)。

为了最大的利用128位的数据总线进行数据传输，针对四种要传输的数据，进行分别处理：

对于音频数据，因为数据量大，所以就按照128位数据总线输出，即从音频Buffer中128位数据输入，然后直接放在片外动态存储器数据总线上送往片外动态存储器中音频数据存储区域。

对于视频数据，也按照128位数据总线输出，从视频Buffer读出后直接放在片外动态存储器数据总线上送往片外动态存储器中视频数据存储区域。

对于PSI和VIB数据，因为数据量相对较小，为了及时的将其输出，则使用32位数据输出，即在128位数据总线上使用Mask选择信号将32位数据循环送往片外动态存储器存储区域，如图3所示。

本实施例以高清视频解码器的SDRAM为例，具体详细说明其接口设计方法。

如图1为本发明的片外动态存储器的接口结构的结构框图。

如图2为本发明的用于解复用系统的片外动态存储器存储区的结构框图。

所述的片外动态存储器的存储区包括视频数据存储单元、音频数据存储单元、程序特殊信息数据存储单元和视频数据包头地址索引数据存储单元其特征在于，所述的接口结构包括三个数据缓冲区和接口控制器，所述的三个数据缓冲区为音频数据缓冲区、视频数据缓冲区、程序特殊信息数据缓冲区。

所述的接口控制器共有四种状态：IDLE(空闲)，REQ(请求)，WAIT(等待)，INDEX(索引)。

将TS码流数据根据PID(Port ID，端口ID)类型不同划分为音频数据、视频数据和PSI数据并暂存于各自数据Buffer中，即按照数据来源的不同，分别将音频数据、视频数据拼成128bits位宽数据后存入和PSI数据暂存在内部音频数据buffer和视频数据buffer，将PSI数据拼成32bits数据后存入PSI数据buffer中；

根据三种类型的不同数据将三种数据根据各自特点以PES包或TS包的形式依次串行送往片外动态存储器进行存储，即音频和视频数据按照128位数据总线输出，即从音频Buffer读出后直接放在片外动态存储器数据总线上送往片外动态存储器中音频数据存储区域；对于PSI和视频PES包头地址数据，32位数据输出，即在128位数据总线上使用Mask选择信号将32位数据循环送往片外动态存储器存储区域。

如图5为本发明的用于解复用系统的片外动态存储器接口控制器的状态转换示意图。

当三个数据Buffer有一个达到“满”状态时(该满状态裕量可配置)，即将该Buffer数据读入进行总线传输。分三种情况进行描述：

Case1：如果是音频数据Buffer“满”，则从音频Buffer读入的是128位的音频数据，直接送往SDRAM数据总线，状态机从IDLE进入REQ状态，向片外SDRAM发出数据传输请求，地址总线会置为音频数据存储区域地址，进行SDRAM数据传输。如果马上得到ACK响应信号，则进入IDLE表述传输结束，否则进入WAIT状态等待ACK响应，直到等到ACK响应后进入IDLE状态传输结束。Mask选择信号为4’b1111表示128位数据输出。

Case2：如果是视频数据Buffer“满”，则从视频Buffer读入的是144位的视频数据(128位视频数据+16位包头指示符)，先判断包头指示符中是否含有包头指示，如果没有包头指示，则表示该128位视频数据中不包含PES包头，该128位视频数据直接送往SDRAM数据总线，状态机从IDLE进入REQ状态，向片外SDRAM发出数据传输请求，地址总线会置为视频数据存储区域地址，进行SDRAM数据传输。如果马上得到ACK响应信号，则进入IDLE表述传输结束，否则进入WAIT状态等待ACK响应，直到等到ACK响应后进入IDLE状态传输结束。Mask选择信号为4’b1111表示128为数据输出。

Case3：在Case2的情况下，如果包含包头指示，则表示该128位视频数据中包含PES包头，则要先传送VIB数据，将该包头数据对应的在128位视频数据中的SDRAM地址值(该128位视频数据将要送出的SDRAM存储地址+包头在该视频数据中的相对位置值)作为VIB数据(32位)，送往SDRAM数据总线，状态机从IDLE进入INDEX状态，向片外SDRAM发出数据传输请求，地址总线会置为VIB数据存储区域地址，进行SDRAM数据传输，得到ACK响应信号，则进入IDLE状态，表示VIB数据传输完成，Mask选择信号应该只有一位为1表示32位数据输出，但应该是循环按word输出；紧接着按照Case2将该128位视频数据送往SDRAM数据总线进行视频数据传输。

Case4：如果是PSI数据Buffer先“满”，则从PSI数据Buffer读入的是32位的音频数据，直接送往SDRAM数据总线，状态机从IDLE进入REQ状态，向片外SDRAM发出数据传输请求，地址总线会置为PSI数据存储区域地址，进行SDRAM数据传输。如果马上得到ACK响应信号，则进入IDLE表示传输结束，否则进入WAIT状态等待ACK响应，直到等到ACK响应后进入IDLE状态传输结束。Mask选择信号应该只有一位为1表示32位数据输出，但应该是循环按word输出。

采用了该发明中的用于解复用系统的片外动态存储器及数据传输方法，具有如下有益效果：

实现了将音频数据和程序特殊信息数据等以最大的带宽效率传输存储到动态存储器，大大提高了动态存储器的数据传输效率，将不同类型的数据分开存储，便于其他系统进行各自处理，将不同类型的数据按照各自特点进行不同数据包形式的存储，便于后级系统在数据处理中的数据读取和处理，具有更广泛的应用范围。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (13)

1.一种基于用于解复用系统的片外动态存储器接口结构实现解复用系统的片外动态存储器的数据存储和传输方法，其特征在于，所述的片外动态存储器的存储区包括视频数据存储单元、音频数据存储单元、程序特殊信息数据存储单元和视频数据包头地址索引数据存储单元，其特征在于，所述的接口结构包括接口控制器和三个数据缓冲区，所述的三个数据缓冲区分别为音频数据缓冲区、视频数据缓冲区、程序特殊信息数据缓冲区，所述的方法包括以下步骤：

(1)所述的接口控制器判断达到满状态的数据缓冲区的类型，如果是音频数据缓冲区，则继续步骤(2)，如果是视频数据缓冲区，则继续步骤(3)，如果是程序特殊信息缓冲区，则继续步骤(6)；

(2)所述的片外动态存储器通过数据总线接收待传输的音频数据，然后结束退出；

(3)所述的接口控制器判断待传输的视频数据中是否有视频数据包头地址索引数据，如果是，则继续步骤(4)，如果否，则继续步骤(5)；

(4)所述的片外动态存储器通过数据总线接收待传输的视频数据包头地址索引数据，然后继续步骤(5)；

(5)所述的片外动态存储器通过数据总线接收待传输的视频数据，然后结束退出；

(6)所述的片外动态存储器通过数据总线接收待传输的程序特殊信息数据，然后结束退出。

2.根据权利要求1所述的基于用于解复用系统的片外动态存储器接口结构实现解复用系统的片外动态存储器的数据存储和传输方法，其特征在于，所述的片外动态存储器通过数据总线接收待传输的音频数据，包括以下步骤：

(21)所述的接口控制器由空闲状态进入请求状态并向所述的片外动态存储器发出数据传输请求；

(22)所述的片外动态存储器将地址总线置为音频数据存储单元的地址；

(23)待传输的音频数据通过数据总线传输至所述的片外动态存储器。

3.根据权利要求2所述的基于用于解复用系统的片外动态存储器接口结构实现解复用系统的片外动态存储器的数据存储和传输方法，其特征在于，所述的待传输的音频数据通过数据总线传输至所述的片外动态存储器，具体为：

待传输的128位宽的音频数据通过带宽为128位的数据总线传输至所述的片外动态存储器。

4.根据权利要求2所述的基于用于解复用系统的片外动态存储器接口结构实现解复用系统的片外动态存储器的数据存储和传输方法，其特征在于，所述的步骤(23)之后，还包括以下步骤：

(24)所述的接口控制器判断是否接收到所述的片外动态存储器的确认信号，如果否，则继续步骤(25)，如果是，则继续步骤(26)；

(25)所述的接口控制器进入等待状态，然后继续步骤(24)；

(26)所述的音频数据传输完毕，所述的接口控制器进入空闲状态。

5.根据权利要求1所述的基于用于解复用系统的片外动态存储器接口结构实现解复用系统的片外动态存储器的数据存储和传输方法，其特征在于，所述的片外动态存储器通过数据总线接收待传输的视频数据包头地址索引数据，包括以下步骤：

(41)所述的接口控制器由空闲状态进入索引状态并向所述的片外动态存储器发出数据传输请求；

(42)所述的片外动态存储器将地址总线置为视频数据包头地址索引数据存储单元的地址；

(43)待传输的视频数据包头地址索引数据通过数据总线传输至所述的片外动态存储器。

6.根据权利要求5所述的基于用于解复用系统的片外动态存储器接口结构实现解复用系统的片外动态存储器的数据存储和传输方法，其特征在于，所述的待传输的视频数据包头地址索引数据通过数据总线传输至所述的片外动态存储器，具体为：

待传输的32位宽的视频数据包头地址索引数据使用掩码选择信号循环地通过带宽为128位的数据总线传输至所述的片外动态存储器。

7.根据权利要求5所述的基于用于解复用系统的片外动态存储器接口结构实现解复用系统的片外动态存储器的数据存储和传输方法，其特征在于，所述的步骤(43)和(5)之间，还包括以下步骤：

(44)所述的接口控制器判断是否接收到所述的片外动态存储器的确认信号，如果否，则继续步骤(45)，如果是，则继续步骤(46)；

(45)所述的接口控制器进入等待状态，然后继续步骤(44)；

(46)所述的视频数据包头地址索引数据传输完毕，所述的接口控制器进入空闲状态。

8.根据权利要求1所述的基于用于解复用系统的片外动态存储器接口结构实现解复用系统的片外动态存储器的数据存储和传输方法，其特征在于，所述的片外动态存储器通过数据总线接收待传输的视频数据，包括以下步骤：

(51)所述的接口控制器由空闲状态进入请求状态并向所述的片外动态存储器发出数据传输请求；

(52)所述的片外动态存储器将地址总线置为视频数据存储单元的地址；

(53)待传输的视频数据通过数据总线传输至所述的片外动态存储器。

9.根据权利要求8所述的基于用于解复用系统的片外动态存储器接口结构实现解复用系统的片外动态存储器的数据存储和传输方法，其特征在于，所述的待传输的视频数据通过数据总线传输至所述的片外动态存储器，具体为：

待传输的128位宽的视频数据通过带宽为128位的数据总线传输至所述的片外动态存储器。

10.根据权利要求8所述的基于用于解复用系统的片外动态存储器接口结构实现解复用系统的片外动态存储器的数据存储和传输方法，其特征在于，所述的步骤(53)之后，还包括以下步骤：

(54)所述的接口控制器判断是否接收到所述的片外动态存储器的确认信号，如果否，则继续步骤(55)，如果是，则继续步骤(56)；

(55)所述的接口控制器进入等待状态，然后继续步骤(54)；

(56)所述的视频数据传输完毕，所述的接口控制器进入空闲状态。

11.根据权利要求1所述的基于用于解复用系统的片外动态存储器接口结构实现解复用系统的片外动态存储器的数据存储和传输方法，其特征在于，所述的片外动态存储器通过数据总线接收待传输的程序特殊信息数据，包括以下步骤：

(61)所述的接口控制器由空闲状态进入请求状态并向所述的片外动态存储器发出数据传输请求；

(62)所述的片外动态存储器将地址总线置为程序特殊信息数据存储单元的地址；

(63)待传输的程序特殊信息数据通过数据总线传输至所述的片外动态存储器。

12.根据权利要求11所述的基于用于解复用系统的片外动态存储器接口结构实现解复用系统的片外动态存储器的数据存储和传输方法，其特征在于，所述的待传输的程序特殊信息数据通过数据总线传输至所述的片外动态存储器，具体为：

待传输的32位宽的程序特殊信息数据使用掩码选择信号循环地通过带宽为128位的数据总线传输至所述的片外动态存储器。

13.根据权利要求11所述的基于用于解复用系统的片外动态存储器接口结构实现解复用系统的片外动态存储器的数据存储和传输方法，其特征在于，所述的步骤(63)之后，还包括以下步骤：

(64)所述的接口控制器判断是否接收到所述的片外动态存储器的确认信号，如果否，则继续步骤(65)，如果是，则继续步骤(66)；

(65)所述的接口控制器进入等待状态，然后继续步骤(64)；

(66)所述的程序特殊信息数据传输完毕，所述的接口控制器进入空闲状态。