码长检测模块

        该模块的主要组成部件是一个16位的首一检测器，其功能是检测出输入序列中第一个1之前连续0的个数。码长(2M+1)的获取只需将首一检测的结果与一个1位进行位拼接即可实现，无需额外电路。另外，考虑到响应速度和路径延时，首一检测器的设计采用分组并行探测方式，其硬件结构如图2所示。输入的16位码流分成4组，每组4位均通过一个4输入与门，得到4位输出信号后送至优先编码器1，从而判断出首1所在区间。同时与门的四个输出还作为选择器MUX的控制信号，片选出存在首1的4位数据，并将其送至优先编码器2，判断出首1的具体位置。最后将两个编码器的输出进行位拼接即可得到首 1前连续O的个数M。

codenum计算模块和句法元素映射模块

        codenum计算模块用于实现公式1的功能，设计中采用一个16位的桶形移位器结合一个16位减法器实现。桶形移位器根据首一检测结果，重新定位码流指针，正确输出码字中[1][INFO]部分，最后将[1][INFO]减去1即可得到codenum值。

        关于句法元素映射模块，由于H．264中定义了四种：Exp-Golomb码，如前文表2所描述，存在四种不同的映射方式，本设计中采用四块组合映射逻辑加一个多选器实现，具体结构如图1右端所示。其中ue直接等于codenum，se与te的映射则分别采用包含二选一电路的简单组合逻辑实现，而me的实现较复杂，需查找H．264标准中定义的运动矢量、量化参数的映射表格，设计中采用ROM结构实现查表。

综合、仿真结果与性能分析

        在上述硬件架构下，使用Verilog HDL进行Exp-Golomb解码器电路设计，并在Xilinx公司的ISE 8．2开发环境下进行了功能验证，选择Virtex 2系列的XC2V250器件。使用Synplify 7．7软件进行逻辑优化与综合，系统时钟频率可达104MHz。ISE完成布局布线后，通过ModelSim 5．8调用JM86生成的测试向量进行后仿真，最后与软件的计算结果相比较，验证了设计的正确性。

        使用Synopsys公司的Design Compiler工具在0．18μm的SIMC CMOS工艺条件下，对RTL代码进行综合优化，时钟频率最高可以达到200MHz。通过设置不同的面积、时序及功耗约束条件，缩短关键路径的延时，综合出等效门数2276门、时钟频率为162MHz的最优设计。在此工作频率下，该Exp-Golomb硬件解码器电路解出一个句法元素只需耗用单个时钟周期，因此本设计可满足H．264高清晰度视频实时解码的要求。

结语

        本文在分析H．264标准中Exp-Golomb解码算法的基础上，提出了一种高效、省面积的Exp-Golomb解码器架构。在Xilinx公司的 ISE 8．2开发环境下使用Virtex 2平台对设计进行了验证，使用Synopsys公司的DC工具在SMIC 0．18μm CMOS工艺条件下，对设计进行了面积和时间的优化，在162MHz时钟频率下工作时，电路等效门数为2276门，达到了预期目标，为下一步工作打下了良好的基础。

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