基于LZW算法的数据无损压缩硬件实现
2020-03-07 08:39:12 点击：
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压缩字典最多可容纳16 384个码，共分为三部分，其中0～4 095为12位输出，4 096～8 191为13位，8 192～16 383为14位。每当输出长度变化时，同时输出一个变长标识，便于解码器解码。
2 LZW算法FPGA实现
2.1 算法实现硬件结构
LZW数据压缩算法的FPGA硬件实现，其内部功能模块划分如图2所示。
2.3 仿真结果
清空字典存储器模块，初始化信号，将可能出现的单字符存入字典，压缩时新传续存地址为4096，新字符串输入时产生相应的哈希表地址与偏移量; 然后读字典存储器相应地址的内容，如内容为空则输出输入的数据，并把相应内容存入字典，如内容匹配，则继续输入下一数据，否则(即发生冲突)产生新的哈希表地址，重新读取字典，进行判断、比较。仿真时序如图3所示。
仿真结果：输入数据为5，6，7，8，9，5，6，7，8，9，5，6，7，…;输出数据为5，6，7，8，9，4 098，4 100，4 102，…。仿真结果与理论计算值一致。
3 结 论
LZW算法逻辑简单，实现速度快，擅长于压缩重复出现的字符串;无需事先统计各字符的出现概率，一次扫描即可;相对于其他算法，更有利于硬件实现。本文利用FPGA实现了改进的LZW压缩算法，仿真证明其算法具有很高压缩率，适合工程的实际应用。
2.2 各功能模块说明
输入/输出数据缓存模块完成FPGA所有数据传输工作，为了保证异步时钟域数据同步，使用FPGA片内的Block RAM构成一个FIFO对输入数据进行缓存。