摘 要： 介紹了一種針對音頻解嵌中的音頻幀輸出而采用的特定異步FIFO的設計。重點闡述了針對這一特定情況需要考慮到的FIFO深度及讀寫指針復位控制以及利用讀寫地址格雷碼對FIFO的空、滿標志信號的產(chǎn)生電路進行邏輯設計，用Verilog HDL硬件描述語言對電路進行RTL級設計，并使用Modelsim進行功能仿真，最后通過FPGA進行驗證。
關鍵詞： 異步FIFO；音頻解嵌；格雷碼；仿真

　在視音頻嵌入解嵌系統(tǒng)中，嵌入音頻、音頻解嵌與音頻轉換成音頻幀標準格式輸出都是工作在不同的時鐘頻率下的。多時鐘帶來的問題就是如何設計異步時鐘之間的接口電路。
　異步FIFO存儲器是一種在數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)中得到廣泛應用的先進先出邏輯器件，具有容納異步信號的頻率(或相位差異)的特點。使用異步FIFO可以在兩個不同時鐘系統(tǒng)之間快速而方便地傳輸實時數(shù)據(jù)。因此，異步FIFO被廣泛應用于實時數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡接口、圖像處理等方面。
　雖然目前也出現(xiàn)了一些通用的異步FIFO內核，但在一些具體環(huán)境下其工作效率并不是最理想的。針對這個問題，本文介紹了一種適合音頻解嵌的高效異步FIFO，對通用異步FIFO進行了一些改進，最后利用Verilog HDL硬件描述語言設計并仿真實現(xiàn)。
1 SDI音頻嵌入基本格式
　在模擬視頻中存在著行、場消隱期，而行、場消隱期內并不存在有效圖像信號。對于數(shù)字視頻信號，同樣地也存在沒有有效視頻信號的區(qū)間。
模擬視頻中的行消隱期間，在數(shù)字視頻中被稱為行輔助數(shù)據(jù)區(qū)HANC(Horizontal Ancillary Data)。分量數(shù)字視頻格式的每一個有效行中，625/50制共有1 728個取樣字(525/60制為1 716個取樣字)，其中對Y、Cb和Cr取樣有1 440個取樣字(0～1 439)。而對行消隱期間的取樣可以有288個取樣字(525/60制為276個取樣字)。
目前輔助數(shù)據(jù)區(qū)也即行消隱區(qū)最大的用途是放置數(shù)字音頻，被放置的數(shù)字音頻稱為嵌入音頻。圖1是AES/EBU音頻數(shù)據(jù)塊結構[1]。

　一個音頻塊由192個連續(xù)幀組成，每個幀包含相關的兩個子幀，使得一個數(shù)字音頻碼流可以作為立體聲、雙聲道模式使用。這兩個子幀(32 bit)分別表示一個音頻通道中的一個音頻樣本，每個子幀的32 bit中包含24 bit的音頻數(shù)據(jù)和一些輔助數(shù)據(jù)。
　音頻嵌入就是將每個子幀的32 bit信息按照SMPTE-292[2]標準分別嵌入到3個數(shù)據(jù)字和一個輔助數(shù)據(jù)字中，并將這些數(shù)據(jù)字嵌入到HANC中。解嵌的目的就是把每個音頻子幀對應的這4個字找到，按照順序把這些子幀組合成AES/EBU音頻塊格式，使輸出為直接可識別的音頻碼流。
2 通用異步FIFO設計
2.1 通用異步FIFO結構
　圖2所示為通用異步FIFO結構，一般由四個模塊構成：數(shù)據(jù)存儲模塊、寫地址產(chǎn)生模塊、讀地址產(chǎn)生模塊和標志位產(chǎn)生模塊。