随着网络通信、数字媒体的高速发展,人们对于高清视频业务的需求越来越高,4K超高清视频已逐渐成为主流,视频解码芯片呈现出广阔的市场空间和发展前景。VP9视频压缩标准因其免专利费、压缩效率高等优点,受到市场的广泛青睐。VP9熵解码器的解码速率决定着整个VP9视频解码器的解码速率,因此,对VP9熵解码器的硬件结构进行优化设计已成为目前研究的热点。本文结合VP9熵编码算法,设计了一款能满足实时解码要求的高效熵解码器。主要工作包括:搭建了熵解码器的总体硬件架构,采用三级流水线结构设计了熵解码器,各级之间通过握手信号保证了数据传递的准确性,提高了系统性能;采用了码字合并的方法对概率表进行了分割重组,提高了概率表索引效率;采用组合逻辑电路来选取固定概率值,避免了对存储器的访问,减少时序开销;针对二进制算术解码模块设计了一种基于猜测执行的并行双bin解码结构,从算法级和电路级优化了该模块的关键路径,使熵解码器的解码速率达到2bin/cycle。论文完成了VP9熵解码器主要模块的RTL级建模,并进行了功能仿真,验证了设计的正确性。采用TSMC 28nm工艺对整个熵解码器进行了综合与验证,结果表明,VP9熵解码器时钟频率为400MHz,总面积为38766.74 um2,总功耗为5.59mW,可以满足4K@30fps高清视频的实时解码要求,达到设计要求。