基于FPGA的实时无损压缩算法的研究与设计

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lvxiaoyongheyan
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众所周知,石油行业是关乎国家命脉的重要组成部分。不论是在石油勘探过程中,还是探测井下油气分布状况,石油测井技术都得到了广泛的应用。目前,各种各样的用于测井的新型仪器不断出现,大量的测井仪器协同工作,这为石油行业的发展提供了便利的条件。   为了更准确地了解地层石油的信息,或者说能够得到更加详细的参数,目前新型测井仪器的传输通道越来越多,相应的数据信息传输带宽也会增加。但是,数据信息传输率与系统的功耗是相互矛盾的。为了完成远距离数据信号的实时传输,提高信息的传输速率是一种有效的方式,然而,这样会带来功耗增加、信号衰减的问题,不仅如此,由于信息传输通道的特殊性(传输距离远、无线传输速度慢等),大幅度地提高数据传输率也是不现实的[2]。因此,在测井仪器的开发过程中,为了使测井数据更精确,确保信息的实时性传输,通过间接的方式提高数据传输带宽是解决该问题的关键。   数据无损压缩是一种行之有效的关键技术,通过对测井数据进行编码,用较少的数据位代替较长的数据信息,并且将编码后的信息实时传输,这大大地增加了信息传输的有效性。本文根据测井数据的特点,选用了几种不同的无损压缩方法进行软件测试,并结合硬件平台FPGA的特点,最后比较得出字典编码是最佳的选择,它不但具有较高的压缩率,能够达到20%左右,而且易于硬件的实现。   本文完成了基于FPGA的实时无损压缩,采用了字典编码(LZW)算法并进行了改进。采用QuartusⅡ和Modelsim作为FPGA的设计工具,在VC6.0平台上进行软件测试,FPGA采用的是Altera公司的Cylone2系列的EP2C5系列芯片。数据的压缩实现,控制模块,存储模块,时钟模块等均是通过该芯片实现的,整体设计的处理能力达到34.87Mb/s,能够满足4MB/S的传输速率的要求。  
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