1、前言
jpg是一种压缩的图片格式，之所以压缩是为了减小图片所占空间，jpg压缩原理这里不罗嗦，可以自行百度或者b站，大佬讲的比我好，jpg解压缩就是逆向过程，用opencv啥的解压缩就是一句话的事儿，但对于fpga硬件来说就是大型工程了。
本设计使用zynq7100位平台，将jpg图片的c语言数组写入PS侧DDR3中缓存作为jpg解码器的输入，使用自研的AXI4控制器从DDR3中读取出jpg图片数据，并转换为AXIS数据流送入jpg解码器解码为rgb数据输出，至此，jpg解码实际已经完成，但为了输出显示验证解码的效果，再加上基于FDMA的图像缓存架构将jpg解码后的rgb数据输出显示器显示，可以直观的查看显示器的输出与原始jpg图片的差异，以验证我们设计的正确性。。。。
本文详细描述了zynq7100位平台验证jpg解码器并将解码后的rgb数据输出显示器显示的设计方案，工程代码编译通过后上板调试验证，文章末尾有演示视频，可直接项目移植，适用于在校学生、研究生项目开发，也适用于在职工程师做项目开发，可应用于医疗、军工等行业的数字成像和图像传输领域；
提供完整的、跑通的工程源码和技术支持；
工程源码和技术支持的获取方式放在了文章末尾，请耐心看到最后；
2、JPG解码器详解
JPG解码器是本设计的核心，其他设计都是围绕本模块来设计，目的就是为了验证本模块的正确性；
本JPG解码器具有以下特征：
1：纯verilog代码实现，不含有任何IP核；
2：移植性天花板，由于采用纯verilog代码实现，可在Xilinx、Altera和国产FPGA (比如紫光同创、安路)等之间任意移植；
3：32bit的AXI4-Stream数据流输入接口，可处理大批量数据；
4：支持任意分辨率jpg图片解码；
5：支持YUV4:4:4、YUV4:2:0色度采样输入；
6：支持固定的标准的霍夫曼解码（减少逻辑资源的使用和更快速解码）；
7：支持动态霍夫曼解码（使用更多的逻辑资源和更慢速解码）；
8：动态DQT；
9：输出24bit的RGB8:88格式，同时输出解码后的图片宽和高数据；
10：消耗逻辑资源少，具体如下：
jpg解码器模块设计框图如下：
解码过程就是编码过程的逆过程，原理可以百度一下或者csdn搜一下，本模块就是把用c语言或者c++实现的软件解码方式用verilog的硬件解码方式实现了，由于FPGA的并行性，所以解码速度更快，达到加速的目的。。。
3、设计思路和架构
设计思路和架构如下：
总体流程：
第一步：
下载一张jpg图片，用Matlab等工具将jpg图片转为c语言数组，提供的vivado工程中已包含此文件；
第二步：
用SDK将jpg图片c语言数组拷贝到PS侧DDR3中缓存，作为jpg解码器的输入源；
第三步：
AXI4主机控制器和AXI4-Stream主机控制器负责从PS侧DDR3中读取jpg数据，输出AXI4-Stream数据流给到jpg解码器；
第四步：
jpg解码器将AXI4-Stream格式的jpg数据解码为24bit的RGB数据输出，一同输出图片宽个高信息；至此，jpg解码实际已经完成，但为了输出显示验证解码的效果，再加上基于FDMA的图像缓存架构将jpg解码后的rgb数据输出显示器显示，可以直观的查看显示器的输出与原始jpg图片的差异，以验证我们设计的正确性。。。。
第五步：
使用FDMA数据缓存架构将解码后的RGB数据缓存至PS侧DDR3后再读出，这里做缓存的原因是做数据跨时钟处理，jpg解码后的rgb数据时钟是100M，而HDMI输出的像素时钟是148.5M。。。关于FDMA数据缓存架构，可以参考我之前写的文章直接点击此处查看
第六步：
HDMI输出分辨率使用1920x1080@60Hz，只要jpg图片分辨率小于1920x1080均可在此背景下输出，屏幕只会输出有效的jpg图片，其他区域为黑色，这也是我的一大原创。。。需要解码显示更大jpg图片分辨率的朋友可以修改输出VGA时序，比如改为4K分辨率，则可显示1920x1080的图片了。
HDMI发送没有使用HPY芯片，而是使用纯verilog实现的HDMI发送驱动，关于这一点，可以参考我之前写的文章直接点击此处查看
4、vivado工程详解
开发板：Xilinx zynq7100开发板；
开发环境：vivado2019.1；
输入：jpg图片；
输出：HDMI显示；
工程Block Design如下：
综合后的工程代码架构如下：
jpg解码器源码如下：
总工程师的资源消耗和功耗预估如下：
注意：这里是整个工程的资源消耗，并非jpg解码器；
SDK源码架构如下：
5、上板调试验证
开发板如下：
程序调试方法
需要你的板子有个HDMI输出接口
第一步：
编译，打开SDK，并进行debug单步调试，如下：
第二步：
选择你要解码输出的jpg图片分辨率，为了深度测试jpg解码器的性能，我这里设置了7种不同分辨率的jpg图片，分别如下：
jpg图片分辨率：1920x1080；
jpg图片分辨率：1280x720；
jpg图片分辨率：800x800；
jpg图片分辨率：800x600；
jpg图片分辨率：606x530；
jpg图片分辨率：474x458；
jpg图片分辨率：361x458；
下面以1920x1080图片解码为例，首先取消上图中//WR_pic_1920x1080();前面的//，如此就选择了解码输出1920x1080图片，随后按照第一步开始单步debug，当dubug到while(1)死循环里面时，多点几次，让程序在while(1)里面多转几圈，屏幕就会出现RGB图片输出了，while(1)里面的代码作用是产生触发信号开启jpg解码器工作。。。
下面看输出效果：
解码jpg图片分辨率1920x1080的输出：
解码jpg图片分辨率1280x720的输出：
解码jpg图片分辨率800x800的输出：
解码jpg图片分辨率800x600的输出：
解码jpg图片分辨率606x530的输出：
解码jpg图片分辨率606x530的输出：
解码jpg图片分辨率606x530的输出：
下面看视频演示：
fpga-jpg
6、福利：工程代码的获取
福利：工程代码的获取
代码太大，无法邮箱发送，以某度网盘链接方式发送，
资料获取方式：文章末尾的V名片。
网盘资料如下：
具体的文件构成如下：
