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CD-ROM格式數據的軟解碼模塊設計
摘要:介紹應用于嵌入式系統的CD-ROM格式數據軟解碼模塊的設計方法;分析CD-ROM格式的數據結構,給出EDC及ECC解碼算法的軟件實現方法以及該模塊的軟件流程圖。關鍵詞:CD-ROM格式 軟解碼 EDC檢錯 ECC糾錯
引言
CD-ROM是目前應用非常廣泛的大容量、低成本的存儲設備。為了減小誤碼率,原始數據經過格式化編碼和信道編碼后,才寫入CD-ROM盤片中;在讀取時,則需經過信道解碼和格式化解碼后才能得到所需的原始數據。CD-ROM數據的讀寫過程如圖1所示。
在一般的音像設備(如VCD機)和個人電腦中,CD-ROM數據的解碼過程是由專用解碼芯片來完成的;而CD-ROM不但可以應用在音像設備和個人電腦中,還可以應用到需要讀取大量數據的嵌入式系統中。比如在車輛導般系統中,就可使用CD-ROM存放地理信息數據。嵌入式系統中的CD-ROM數據的解碼方法比較靈活,可以使用專用解碼芯片(暫稱硬解碼),也可以通過處理器的解碼程序來完成(軟解碼)。相對于硬解碼來說,軟解碼有其獨特的優(yōu)點所在。因為它只需增加一個解碼程序模塊,就省掉了專用解碼芯片電路,簡化了系統的硬件電路,降低了系統的成本。如圖1所示,CD-ROM數據經過信道解碼后,得到的是以扇區(qū)結構組織的CD-ROM格式數據,還需進行CD-ROM格式化解碼才能得到最終的用戶數據。本文介紹的就是嵌入式系統中CD-ROM格式數據軟解碼模塊的設計。
1 CD-ROM格式數據的扇區(qū)結構
CD-ROM數據是以扇區(qū)為基本單元進行編碼處理的。經過信道解碼處理后得到的扇區(qū)對于不同的數據來源,其結構是不同的。對于CD-DA(雙聲道的CD音頻)數據,由于沒有經過格式化編碼,可以直接得到用戶數據;而CD-ROM數據和VCD數據都經過CD-ROM格式化編碼成扇區(qū)結構,必須經CD-ROM格式化解碼才能得到用戶數據。
CD-ROM扇區(qū)有兩種模式:模式1和模式2。其扇區(qū)結構如圖2所示。
由圖2可知,一個扇區(qū)的CD-ROM格式數據總共有2352字節(jié)。其中,兩種扇區(qū)模式都有12字節(jié)的同步信息和4字節(jié)的時間信息(頭信息)。如果是模式1,還有4字節(jié)的循環(huán)冗檢錯碼,8字節(jié)空字節(jié),276字節(jié)的糾錯碼,其中包含172字節(jié)的P校驗字和104字節(jié)的Q校驗字,用戶數據只有2048字節(jié)。如果是模式2,除了同步信息和頭信息外,余下的2336字節(jié)全部都是用戶數據。
實際中,由于盤的制作材料的性能、盤制造生產技術水平的限制、驅動器的性能以及使用不當等諸多原因,從盤上讀出的數據不可能完全正確。據統計,一片未使用過的只讀光盤,原始誤碼率約為3×10 -4,沾有指紋的盤約為6×10 -4,有傷痕的盤約為5×10 -3。針對這種情況,光盤存儲系統采用了功能強大的錯誤檢測和糾正措施:CIRC、EDC、ECC。數據經信道解碼后,由于采用CIRC糾錯處理,誤碼率由10 -4~10 -5降到10 -9以下。對于音頻和圖像數據來說,這樣的誤碼率已經足夠。但要用到計算機文件數據,必須要求誤碼率為10 -12以下,因此必須采用二次糾錯處理。通過EDC和ECC校驗,可以達到這個要求。
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