低延时实时传输多码率位流数据的方法及其异步fifo的制作方法
【专利摘要】一种低延时实时传输多码率位流数据的方法及其异步FIFO，其中，所述方法包括在FIFO中定义用以表明1/4FIFO深度水平的第一深度标志、3/4FIFO深度水平的第二深度标志；获取位流数据在FIFO中的数据量，在数据量大于3/4深度水平时，以大于正常码速率的速度传输位流数据；在数据量小于1/4FIFO深度水平时，以小于正常码速率的速度传输位流数据；在数据量位于1/4FIFO深度水平与3/4FIFO深度水平之间时，以正常码速率传输位流数据。由于本发明定义1/4FIFO深度水平和3/4FIFO深度水平，这样，数据量大时，码速率大，数据量小时，码速率小，解决了跨时钟域传输位流数据存在延时的问题。
【专利说明】低延时实时传输多码率位流数据的方法及其异步FIFO
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及诸如遥控数据、图像数据、话音数据或者仪表注入数据等位流数据的传输，尤其涉及能实现低延时实时传输多码率遥控数据、图像数据、话音数据或者仪表注入数据的FIFO和前述位流数据的传输方法。
【背景技术】
[0003]随着计算机及电子器件的飞速发展，高速通信处理器中的逻辑越来越复杂，芯片规模不断扩大，在一个芯片中常常含有多个不同的高速时钟域或低速时钟域，当位流数据从一个时钟域传输到另一个时钟域时，会存在数据的延迟。所述位流数据包括图像数据、话音数据、遥控数据或者仪表注入数据。比如，在传输图像数据和话音数据的过程中，图像数据先于话音数据传输至终端或者话音数据先于图像数据传输至终端。
【发明内容】
[0004]本发明解决的问题是跨时钟域传输位流数据存在延迟的问题。
[0005]为解决上述问题，本发明提供一种低延时实时传输多码率位流数据的方法，其特征是:该方法包括如下步骤:在FIFO中定义用以表明1/4FIF0深度水平的第一深度标志、3/4FIF0深度水平的第二深度标志；获取位流数据在FIFO中的数据量并比较数据量与所述第一深度标志和第二深度标志，在数据量大于3/4深度水平时，以大于正常码速率的速度传输位流数据；在数据量小于1/4FIF0深度水平时，以小于正常码速率的速度传输位流数据；在数据量大于1/4FIF0深度水平而小于3/4FIF0深度水平时，以正常码速率传输位流数据。
[0006]可选地，所述位流数据是图像数据，所述以大于正常码速率的速度传输位流数据具体是以正常码速率的103%?116%的速度传输所述图像数据；以小于正常码速率的速度输出位流数据具体是以正常码速率的88%?96%传输所述图像数据。
[0007]可选地，所述图像数据的帧速率是25帧/秒，所述以大于正常码速率的速度输出位流数据具体是以2.048Mbps输出位流数据；所述以小于正常码速率的速度输出位流数据具体是以1.807Mbps传输所述位流数据；所述正常码速率是1.92Mbps。
[0008]可选地，所述方法还包括还在FIFO中定义用以表明1/8FIF0深度水平的第三深度标志、1/2FIF0深度水平的第四深度标志和7/8FIF0深度水平的第五深度标志；在数据量大于7/8FIF0深度水平时，以正常码速率的110%?116%的速度传输所述图像数据；在数据量小于7/8FIF0深度水平而大于3/4FIF0深度水平，以正常码速率的103%?110%的码速度传输所述图像数据；在数据量小于3/4FIF0深度水平而大于1/4FIF0深度水平时，以正常码速率的100%的速度传输所述图像数据；在数据量小于1/4FIF0深度水平而大于1/8FIF0深度水平时，以正常码速率的92%?96%的速度传输所述图像数据；在数据量小于1/8FIF0深度水平，以正常码速率的88%?92%的速度传输所述图像数据。
[0009]可选地，所述位流数据是话音数据，所述以大于正常码速率的速度传输位流数据具体是以正常码速率的101%?109%的速度传输所述话音数据；以小于正常码速率的速度输出位流数据具体是以正常码速率的90%?97%传输所述话音数据。
[0010]可选地，所述以大于正常码速率的速度输出位流数据具体是以393.SKbps输出位流数据；所述以小于正常码速率的速度输出位流数据具体是以374.6Kbps传输所述位流数据；所述正常码速率是384Kbps。
[0011]可选地，还包括还在FIFO中定义用以表明1/8FIF0深度水平的第三深度标志、1/2FIF0深度水平的第四深度标志和7/8FIF0深度水平的第五深度标志；在数据量大于7/8FIF0深度水平时，以正常码速率的104%?109%的速度传输所述话音数据；在数据量小于7/8FIF0深度水平而大于3/4FIF0深度水平，以正常码速率的101%?104%的码速度传输所述话音数据；在数据量小于3/4FIF0深度水平而大于1/4FIF0深度水平时，以正常码速率的100%的速度传输所述话音数据；在数据量小于1/4FIF0深度水平而大于1/8FIF0深度水平时，以正常码速率的94%?97%的速度传输所话音数据；在数据量小于1/8FIF0深度水平，以正常码速率的90%?94%的速度传输所述话音数据。
[0012]本发明还公开一种实现低延时实时传输多码率位流数据的异步FIFO，该FIFO包括深度标志划分单元、数据量获取单元和处理单元，其中，所述深度标志划分单元定义用以表明1/4FIF0深度水平的第一深度标志和3/4FIF0深度水平的第二深度标志；所述数据量获取单元获取异步FIFO内的数据量；所述处理单元接收数据获取单元的数据量，比较该数据量与第一深度标志和第二深度标志，在数据量大于3/4FIF0深度水平时，以大于正常码速率的速度传输位流数据；在数据量小于1/4FIF0深度水平时，以小于正常码速率的速度传输位流数据；在数据量大于1/4FIF0深度水平而小于3/4FIF0深度水平时，以正常码速率传输位流数据。
[0013]所述位流数据是图像数据和话音数据，所述处理器在数据量大于3/4FIF0深度水平时，以正常码速率的103%?116%的速度传输所述图像数据，以正常码速率的101%?109%的速度传输所述话音数据；在数据量小于1/4FIF0深度水平时，以正常码速率的88%?96%传输所述图像数据，以正常码速率的90%?97%传输所述话音数据。
[0014]可选地，所述深度标志划分单元定义还定义用以表明1/8FIF0深度水平的第三深度标志、1/2FIF0深度水平的第四深度标志和7/8FIF0深度水平的第五深度标志，所述位流数据是图像数据和话音数据，所述处理单元在在数据量大于7/8FIF0深度水平时，以正常码速率的104%?109%的速度传输所述话音数据，以正常码速率的110%?116%的速度传输所述图像数据；在数据量小于7/8FIF0深度水平而大于3/4FIF0深度水平，以正常码速率的101%?104%的码速度传输所述话音数据，以正常码速率的103%?110%的速度传输所述图像数据；在数据量小于3/4FIF0深度水平而大于1/4FIF0深度水平时，以正常码速率的100%的速度传输所述话音数据，以正常码速率的100%的速度传输所述图像数据；在数据量小于1/4FIF0深度水平而大于1/8FIF0深度水平时，以正常码速率的94%?97%的速度传输所话音数据，以正常码速率的92%?96%的速度传输所述图像数据；在数据量小于1/8FIF0深度水平，以正常码速率的90%?94%的速度传输所述话音数据，以正常码速率的88%?92%的速度传输所述图像数据。[0015]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
1、由于本发明定义1/4FIF0深度水平和3/4深度水平，并根据数据量与1/4深度水平和3/4深度水平的大小关系而决定传输数据的码速率，在FIFO内数据量大时，码速率大，在FIFO数据量小时，码速率小，这样，解决了跨时钟域传输位流数据存在延时的问题。
[0016]2、由于本发明定义用以表明1/8FIF0深度水平的第三深度标志和7/8FIF0深度水平的第四深度标志；所述处理单元在数据量大于7/8FIF0深度水平时，这样，能够精确的控制位流数据的传输，尽可能保持较低的延时而不会导致数据溢出或者读空。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明低延时实时传输多码率位流数据的方法的流程图；
图2是本发明异步FIFO接口信号图。
【具体实施方式】
[0018]为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
[0019]请参阅图1，本发明的低延时实时传输多码率位流数据的方法包括如下步骤:
步骤S1:在FIFO中定义用以表明1/4FIF0深度水平的第一深度标志、3/4FIF0深度水
平的第二深度标志。
[0020]在该步骤中，本发明的FIFO是一个缓冲存储部件，用于在两个不同时钟域之间进行数据交换，数据从一个时钟域生成并写于FIF0，然后从另外的时钟域读出并被使用。为了实现高速通信处理器能够低延时实时传输图像数据及话音数据，需要设计一个新型的异步FIFO,并且FIFO的空间不能过大，否则会带来高延迟。这就需要在FIFO空间不大的情况下尽可能根据减小图像和话音通道的延迟。在本发明中，设计话音通道FIFO容量为1KB，位宽为8bit，深度为128。设计图像通道FIFO容量为1KB，位宽为8bit，深度为128。
[0021]步骤S2:获取位流数据在FIFO中的数据量并比较数据量与所述第一深度标志和第二深度标志，在数据量大于3/4深度水平时，以大于正常码速率的速度传输位流数据；在数据量小于1/4FIF0深度水平时，以小于正常码速率的速度传输位流数据；在数据量大于1/4FIF0深度水平而小于3/4FIF0深度水平时，以正常码速率传输位流数据。在本实施例中，所述位流数据是图像数据，所述正常码速率是1.92Mbps，所述以大于正常码速率的速度传输位流数据具体是以正常码速率的103%?116%的速度传输所述图像数据，作为一个具体的实施例，所述图像数据的帧速率是25帧/秒，所述以大于正常码速率的速度输出位流数据具体是以2.048Mbps (正常码速率的106%)输出位流数据；以小于正常码速率的速度输出位流数据具体是以正常码速率的88%?96%传输所述图像数据，作为具体的实施例，所述以小于正常码速率的速度输出位流数据具体是以1.807Mbps (正常码速率的94.1%)传输所述位流数据。在其他的实施例中，所述位流数据是语音数据，所述正常码速率是384Kbps，所述以大于正常码速率的速度传输位流数据具体是以正常码速率的101%?109%的速度传输所述话音数据，具体是以393.SKbps (102.5%)输出所述话音数据；以小于正常码速率的速度输出位流数据具体是以正常码速率的90%?97%传输所述话音数据，具体是以374.6Kbps(正常码速率的97%)传输所述位流数据。[0022]作为一种改进，本发明还在FIFO中定义用以表明1/8FIF0深度水平的第三深度标志、1/2FIF0深度水平的第四深度标志和7/8FIF0深度水平的第五深度标志，所述位流数据也可以是图像数据，或者话音数据。在数据量大于7/8FIF0深度水平时，以正常码速率的110%?116%的速度传输所述图像数据；在数据量小于7/8FIF0深度水平而大于3/4FIF0深度水平，以正常码速率的103%?110%的码速度传输所述图像数据；在数据量小于3/4FIF0深度水平而大于1/4FIF0深度水平时，以正常码速率的100%的速度传输所述图像数据；在数据量小于1/4FIF0深度水平而大于1/8FIF0深度水平时，以正常码速率的92%?96%的速度传输所述图像数据；在数据量小于1/8FIF0深度水平，以正常码速率的88%?92%的速度传输所述图像数据。在数据量大于7/8FIF0深度水平时，以正常码速率的104%?109%的速度传输所述话音数据；在数据量小于7/8FIF0深度水平而大于3/4FIF0深度水平，以正常码速率的101%?104%的码速度传输所述话音数据；在数据量小于3/4FIF0深度水平而大于1/4FIF0深度水平时，以正常码速率的100%的速度传输所述话音数据；在数据量小于1/4FIF0深度水平而大于1/8FIF0深度水平时，以正常码速率的94%?97%的速度传输所话音数据；在数据量小于1/8FIF0深度水平，以正常码速率的90%?94%的速度传输所述话音数据。
[0023]上述位流数据也可以是图像数据和话音数据，此种情况下，包括二个FIFO，所述图像数据和话音数据与各自的FIFO的深度水平相比，这样，当图像数据和话音数据被传输至终端时，图像数据和话音数据能够被终端接收。
[0024]以上述低延时实时传输多码率位流数据的方法的技术思路作为参考，本发明还公开实现低延时实时传输多码率位流数据的FIFO，该FIFO包括深度标志划分单元、数据量获取单元和处理单元，其中，所述深度标志划分单元定义用以表明1/4FIF0深度水平的第一深度标志和3/4FIF0深度水平的第二深度标志；所述数据量获取单元获取异步FIFO内的数据量；所述处理单元接收数据获取单元的数据量，比较该数据量与第一深度标志和第二深度标志，在数据量大于3/4FIF0深度水平时，以大于正常码速率的速度传输位流数据；在数据量小于1/4FIF0深度水平时，以小于正常码速率的速度传输位流数据；在数据量大于1/4FIF0深度水平而小于3/4FIF0深度水平时，以正常码速率传输位流数据。
[0025]下面结合图2说明本发明FIFO的工作过程:图2中，Din[7:0]为8位数据输入信号，Rd_clk为读时钟信号，Rd_en为读使能信号，Rst为读时钟域的复位信号，ffr_clk为写时钟信号，Wr_en为写使能信号，Dout [7:0]为8位数据输出，Empty和Full为FIFO空满状态信号，Prog_empty和Prog_full为可编程空满之间状态信号。Wr_data_count [1:0]为2位写数据计数状态信号。首先，深度标志划分单元定义出FIFO的深度标志。在读使能信号的控制下，本发明的异步FIFO基于读时钟信号Rd_clk读入数据，在读入数据的过程中，数据量获取单元实时获取读入的数据量，数据量被传输至所述处理单元，所述处理单元比较所述数据量和相应的深度标志，从而，按照前述数据量与深度标志的关系控制数据从Dout[7:0]传输数据。写数据也与读数据类似，在此不再赘述。
[0026]作为一种改进，所述深度标志划分单元定义还定义用以表明1/8FIF0深度水平的第三深度标志、1/2FIF0深度水平的第四深度标志和7/8FIF0深度水平的第五深度标志，所述位流数据是图像数据和话音数据，所述处理单元在在数据量大于7/8FIF0深度水平时，以正常码速率的104%?109%的速度传输所述话音数据，以正常码速率的110%?116%的速度传输所述图像数据；在数据量小于7/8FIF0深度水平而大于3/4FIF0深度水平，以正常码速率的101%?104%的码速度传输所述话音数据，以正常码速率的103%?110%的速度传输所述图像数据；在数据量小于3/4FIFO深度水平而大于1/4FIF0深度水平时，以正常码速率的100%的速度传输所述话音数据，以正常码速率的100%的速度传输所述图像数据；在数据量小于1/4FIF0深度水平而大于1/8FIFO深度水平时，以正常码速率的94%?97%的速度传输所述话音数据，以正常码速率的92%?96B%的速度传输所述图像数据；在数据量小于1/8FIFO深度水平，以正常码速率的90%?94%的速度传输所述话音数据，以正常码速率的88%?92%的速度传输所述图像数据。
[0027]综上所述，由于定义1/4FIF0深度水平和3/4深度水平，并根据数据量与1/4深度水平和3/4深度水平的大小关系而决定传输数据的码速率，在FIFO内数据量大时，码速率大，在FIFO数据量小时，码速率小，这样，解决了跨时钟域传输位流数据存在延时的问题，比如，在上述实施例中，得出图像通道的最大延迟约为4.5ms，最小延迟为0.206ms ;话音通道的最大延迟约为21.54ms,最小延迟约为0.206ms。
【权利要求】
1.一种低延时实时传输多码率位流数据的方法，其特征是:该方法包括如下步骤: 在FIFO中定义用以表明1/4FIF0深度水平的第一深度标志、3/4FIF0深度水平的第二深度标志； 获取位流数据在FIFO中的数据量并比较数据量与所述第一深度标志和第二深度标志，在数据量大于3/4深度水平时，以大于正常码速率的速度传输位流数据；在数据量小于1/4FIF0深度水平时，以小于正常码速率的速度传输位流数据；在数据量大于1/4FIF0深度水平而小于3/4FIF0深度水平时，以正常码速率传输位流数据。
2.根据权利要求1所述的低延时实时传输多码率位流数据的方法，其特征是:所述位流数据是图像数据，所述以大于正常码速率的速度传输位流数据具体是以正常码速率的103%~110%的速度传输所述图像数据；以小于正常码速率的速度输出位流数据具体是以正常码速率的91%~97%传输所述图像数据。
3.根据权利要求2所述的低延时实时传输多码率位流数据的方法，其特征是:所述图像数据的帧速率是25帧/秒，所述以大于正常码速率的速度输出位流数据具体是以2.048Mbps输出位流数据；所述以小于正常码速率的速度输出位流数据具体是以1.807Mbps传输所述位流数据；所述正常码速率是1.92Mbps。
4.根据权利要求2所述的低延时实时传输多码率位流数据的方法，其特征是:还包括还在FIFO中定义用以表明1/8FIF0深度水平的第三深度标志、1/2FIF0深度水平的第四深度标志和7/8FIF0深度水平的第五深度标志； 在数据量大于7/8FIF0深度水平时，以正常码速率的110%~116%的速度传输所述图像数据； 在数据量小于7/8FIF0深度水平而大于3/4FIF0深度水平，以正常码速率的103%~110%的码速度传输所述图像数据； 在数据量小于3/4FIF0深度水平而大于1/4FIF0深度水平时，以正常码速率的100%速度传输所述图像数据； 在数据量小于1/4FIF0深度水平而大于1/8FIF0深度水平时，以正常码速率的92%~96%的速度传输所述图像数据； 在数据量小于1/8FIF0深度水平，以正常码速率的88%~92%的速度传输所述图像数据。
5.根据权利要求1中任何一项所述的低延时实时传输多码率位流数据的方法，其特征是:所述位流数据是话音数据，所述以大于正常码速率的速度传输位流数据具体是以正常码速率的101%~109%的速度传输所述话音数据；以小于正常码速率的速度输出位流数据具体是以正常码速率的90%~97%传输所述话音数据。
6.根据权利要求5所述的低延时实时传输多码率位流数据的方法，其特征是:所述以大于正常码速率的速度输出位流数据具体是以393.SKbps输出位流数据；所述以小于正常码速率的速度输出位流数据具体是以374.6Kbps传输所述位流数据；所述正常码速率是384Kbps。
7.根据权利要求5所述的低延时实时传输多码率位流数据的方法，其特征是:还包括还在FIFO中定义用以表明1/8FIF0深度水平的第三深度标志、1/2FIF0深度水平的第四深度标志和7/8FIF0深度水平的第五深度标志；在数据量大于7/8FIF0深度水平时，以正常码速率的104%~109%的速度传输所述话音数据； 在数据量小于7/8FIFO深度水平而大于3/4FIFO深度水平，以正常码速率的101%~104%的速度传输所述话音数据； 在数据量小于3/4FIFO深度水平而大于1/4FIF0深度水平时，以正常码速率的100%的速度传输所述话音数据； 在数据量小于1/4FIF0深度水平而大于1/8FIFO深度水平时，以正常码速率的94%~97%的速度传输所话音数据； 在数据量小于1/8FIFO深度水平，以正常码速率的90%~94%的速度传输所述话音数据。
8.一种实现低延时实时传输多码率位流数据的异步FIFO，其特征是:包括深度标志划分单元、数据量获取单元和处理单元，其中， 所述深度标志划分单元定义用以表明1/4FIF0深度水平的第一深度标志和3/4FIF0深度水平的第二深度标志； 所述数据量获取单元 获取异步FIFO内的数据量； 所述处理单元接收数据获取单元的数据量，比较该数据量与第一深度标志和第二深度标志，在数据量大于3/4FIF0深度水平时，以大于正常码速率的速度传输位流数据；在数据量小于1/4FIF0深度水平时，以小于正常码速率的速度传输位流数据；在数据量大于1/4FIF0深度水平而小于3/4FIF0深度水平时，以正常码速率传输位流数据。
9.根据权利要求8所述的实现低延时实时传输多码率位流数据的异步FIFO，其特征是:所述位流数据是图像数据和话音数据，所述处理器在数据量大于3/4FIF0深度水平时，以正常码速率的103%~116%的速度传输所述图像数据，以正常码速率的101%~109%的速度传输所述话音数据；在数据量小于1/4FIF0深度水平时，以正常码速率的88%~96%传输所述图像数据，以正常码速率的90%~97%传输所述话音数据。
10.根据权利要求8所述的实现低延时实时传输多码率位流数据的异步FIFO，其特征是:所述深度标志划分单元定义还定义用以表明1/8FIF0深度水平的第三深度标志、1/2FIF0深度水平的第四深度标志和7/8FIF0深度水平的第五深度标志，所述位流数据是图像数据和话音数据，在数据量大于7/8FIF0深度水平时，以正常码速率的104%~109%的速度传输所述话音数据，以正常码速率的110%~116%的速度传输所述图像数据； 在数据量小于7/8FIF0深度水平而大于3/4FIF0深度水平，以正常码速率的101%~104%的码速度传输所述话音数据，以正常码速率的103%~110%的速度传输所述图像数据； 在数据量小于3/4FIF0深度水平而大于1/4FIF0深度水平时，以正常码速率的100%的速度传输所述话音数据，以正常码速率的100%的速度传输所述图像数据； 在数据量小于1/4FIF0深度水平而大于1/8FIF0深度水平时，以正常码速率的94%~97%的速度传输所话音数据，以正常码速率的92%~96%的速度传输所述图像数据； 在数据量小于1/8FIF0深度水平，以正常码速率的90%~94%的速度传输所述话音数据，以正常码速率的88%~92%的速度传输所述图像数据。
【文档编号】H04L1/00GK104038306SQ201310068006
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2013年3月5日 优先权日:2013年3月5日
【发明者】张风源, 徐起, 魏文超, 泮朋军 申请人:上海航天测控通信研究所