Hardware Design for JBIG2 Encoder on Embedded System

This paper proposes the hardware IP design of JBIG2 encoder. In order to facilitate the next generation FAX after the standardization of JBIG2, major modules of JBIG2 encoder are designed and implemented, such as symbol extraction module, Huffman coder, MMR coder, and MQ coder. ImpulseC Codeveloper and Xilinx ISE/EDK program are used for the synthesis of VHDL code. To minimize the memory usage, 128 lines of input image are processed succesively instead of total image. The synthesized IPs are downloaded to Virtex-4 FX60 FPGA on ML410 development board. The four synthesized IPs utilize 36.7% of total slice of FPGA. Using Active-HDL tool, the generated IPs were verified showing normal operation. Compared with the software operation using microblaze cpu on ML410 board, the synthesized IPs are better in operation time. The improvement ratio of operation time between the synthesized IP and software is 17 times in case of symbol extraction IP, and 10 times in Huffman coder IP. MMR coder IP shows 6 times faster and MQ coder IP shows 2.2 times faster than software only operation. The synthesized H/W IP and S/W module cooperated to succeed in compressing the CCITT standard document.

임베디드용 JBIG2 부호화기의 하드웨어 설계

본 논문은 이진 영상 압축 표준인 JBIG2의 주요 구성모듈을 하드웨어 IP(Intellectual Property)로 설계 구현을 제안한다. JBIG2가 표준화된 이후 차세대 FAX 하드웨어 개발을 용이하게 하기 위하여 JBIG2 부호화기의 주요 모듈인 심볼 추출부, 허프만 부호화기, MMR 부호화기, MQ 산술부호화기를 하드웨어 IP로 합성하였다. VHDL코드 생성 및 합성을 위해서 ImpulseC Codeveloper와 Xilinx ISE/EDK 프로그램을 사용하였다. 심볼추출시 메모리의 사용을 최소화하기 위해 문서를 128라인씩 분할하여 처리하도록 설계하였다. 합성된 IP들은 Xilinx사의 ML410 개발보드의 Virtex-4 FX60 FPGA에 다운로드하여 성능평가를 수행하였다. 4개의 IP가 FPGA에서 차지하는 면적은 전체 slice의 36.7%를 차지하였다. 동작 검증을 위해 Active HDL 툴을 이용하여 각 IP에 대한 파형 검증을 수행한 결과 정상 동작함을 확인하였다. 아울러 ML410 개발보드 상에서 Microblaze CPU를 이용해 소프트웨어로만 수행한 경우와 동작 속도를 비교 한 결과, 구현된 IP들은 심볼 추출부는 17배, 허프만 부호화기는 10배, MMR 부호화기는 6배, MQ 산술부호화기는 2.2배 이상의 빠른 처리 속도를 나타내었다. 구현된 하드웨어 IP와 연동된 소프트웨어 모듈로 표준 CCITT문서를 압축한 결과 정상적으로 동작함을 확인하였다.