基于FPGA的FLAC音频硬解码的设计与实现

摘 要：针对高保真FLAC音频播放系统中软件解码效率低下、占用系统资源大的问题，提出一种基于FPGA的FLAC音频硬解码的设计方案。分析了FLAC音频基本编解码原理，并详细介绍了基于现场可编程门阵列(FPGA)器件的FLAC解码器各模块的设计思想和实现。利用Verilog语言在Quartus II 的开发环境中进行设计输入与仿真验证。实验测试结果表明，该FLAC解码器设计灵活、工作稳定可靠、解码效率高，可作为IP核应用于不同SoC的无损音频播放系统中。

0 引言

FLAC是音频的无损压缩格式，即音频以FALC编码解码后不会丢失任何信息，FLAC音频文件解码还原为WAV文件后，与压缩前的WAV文件内容是一样的。FLAC是专门针对PCM音频的特点而设计的压缩方式。现今大多数据系统采用专用芯片或者软件实现FLAC音频的解码。使用专用芯片灵活性差，不利于FLAC解码器的特殊应用。而软件实现解码需要占用大量的系统资源，且解码效率低。

FPGA具有运行速度快、可重复编程、集成度高等优点，是进行原始设计最理想的载体。为此，笔者以音频播放系统中FLAC解码为应用背景，提出了一种采用Verilog 语言设计的通用FLAC音频解码器的FPGA模块化解决方案。所设计的解码器可作为IP核用于专用音频集成电路设计或者FPGA设计中，可以缩短设计周期，提高系统设计的成功率。

1 FLAC编码原理及FALC音...