[发明专利]一种用于VLSI设计的Huffman编码系统的实现方法

权利要求书

1.一种用于VLSI设计的Huffman编码系统的实现方法，其特征在于：包括：

一复位信号检测单元，用以在系统运行时检测到复位信号使能后，使系统异步复位，并重新初始化编码系统；

一开始信号检测单元，用以当复位信号未使能且开始信号有效时启动编码系统，编码系统开始运行；

一输入数据扫描单元，用以对输入的待压缩数据进行扫描；

一输入数据缓存单元，用于保存扫描后的待压缩数据；

一码字频数缓存单元，用以保存待压缩数据中每种字符和它出现的频数；

一数据拼接单元，用以将频数、识别、字符、编码这四种寄存器变量按顺序拼接成与输入字符种类数目相同的寄存器变量；

一拼接数据缓存单元，用以保存拼接后的数据；

一Huffman树节点生成单元，用以按静态Huffman树生成节点的构造方法生成所有节点；

一Huffman树节点缓存单元，用以存放生成的Huffman树的所有节点数据；

一Huffman树构造编码单元，用以将生成的所有节点从上到下逐层构造Huffman树，并在构造Huffman树的同时完成对所有节点的编码；

一叶子节点识别单元，用以从Huffman树的所有节点中识别出叶子节点及其对应的编码；

一根节点编码位去除单元，用以去掉每个叶子节点所对应编码中的根节点编码位，去掉每个叶子节点所对应编码中的根节点编码位；

一Huffman码表建立单元，用以建立Huffman码表并得到每个叶子节点所对应编码的长度；

一编码输出单元，用以根据Huffman码表按位输出编码结果；

一编码输出结束标志单元，用以表示编码输出是否结束；

一返回开始信号检测单元，用以重新检测开始信号，等待编码系统再次运行；

实现方法包括下述步骤：

步骤S1：所述编码系统运行时对复位信号是否使能进行实时检测，若检测到复位信号使能，则使系统异步复位，并重新初始化编码系统；

步骤S2：当复位信号未使能且开始信号有效时，启动编码系统，开始扫描输入的待压缩数据；

步骤S3：对输入的待压缩数据进行一遍扫描，将输入的待压缩数据送入输入数据缓存单元，通过加法器实现每一种字符出现的频数进行统计，将频数统计结果送入码字频数缓存单元，将待压缩数据保存入寄存器中；

步骤S4：将字符、频数这两种寄存器变量与识别、编码这两种寄存器变量，依次按频数、识别、字符、编码的顺序分配一定位宽后拼接成与输入字符种类数目相同的寄存器变量，此时初始时识别、编码位均为零，并送入拼接数据缓存单元保存；

步骤S5：将按照新数据格式构造的数据，采用静态Huffman树生成节点的算法递归生成所有节点；

步骤S6：对根节点编码1并初始化第一层的两个节点的编码，用第一层的节点匹配出下一层的节点，从上到下逐层构造出Huffman树，并在构造Huffman树的同时对所有节点进行编码；

步骤S7：对Huffman树中所有的节点进行识别，找出所有叶子节点及其对应的编码；

步骤S8：去掉每个叶子节点所对应编码中的根节点编码位，得到每个叶子节点所对应编码的长度，根据最后得到的叶子节点的编码和编码长度，建立Huffman码表；

步骤S9：按照Huffman码表按位输出编码结果，编码结果全部输出后，编码输出结束标志单元置1，编码输出结束；

步骤S10：返回开始信号检测，为系统下一次开始编码进行初始化。

2.根据权利要求1所述的一种用于VLSI设计的Huffman编码系统的实现方法，其特征在于：所述步骤S4中，数据拼接单元对给定的总共m个n种字符(a₀～a_n-1)和每种字符对应的频数、识别和编码进行拼接，其中拼接的数据格式总位宽，由低位至高位依次是编码n位，字符的整数位，即以2为底对n种字符总和取对数，识别log₂(n+1)的整数位，频数log₂(m)的整数位；按照新构造的数据格式拼接成构造Huffman树的n个叶子节点，并将这n个叶子节点构成初始集合F＝{T0，T1，T2，…，Ti}存入拼接数据缓存单元中，其中i＝0,1,2…n-1。