一种基于RLE和LZW的优化比特文件压缩与解压缩方法

摘要

一种基于RLE和LZW的优化比特文件压缩与解压缩方法，通过对FPGA配置比特文件进行数据格式分析，抠出比特文件的头部控制字，从真实配置数据开始，采用游长为4的RLE编码进行初步压缩，再进行LZW压缩进一步提升压缩率。解压缩时为压缩的逆过程，先进行LZW解压缩还原出中间数据，再对不包含头部控制字的数据部分进行RLE解压缩，还原出原始的FPGA配置比特文件。该方法综合考虑了压缩/解压缩的时间和压缩率，与Xilinx自带的压缩工具比较，与单纯应用RLE算法，单纯应用LZW算法比较，实现了压缩率与压缩速度的双赢。解决了Xilinx先进型号FPGA配置比特文件过大的问题，节省了存储芯片的开销，为FPGA在轨重构技术提供了关键技术支撑。

主权项

一种基于RLE和LZW的优化比特文件压缩方法，其特征在于：包括步骤如下：步骤一：FPGA配置比特文件由多部分数据组成，包含头部控制字、数据和命令字，其中，数据和命令字格式都是以四字节为一个单位，抠除FPGA配置比特文件的头部控制字；初始化RLE中的游长计数器；将RLE的游程长度根据步骤一所述比特文件数据特点设置为4；初始化LZW的压缩字典，使字典包含所有可能的根，所述根为单一词条；设置前缀pre_char，令当前前缀pre_char为空；步骤二：设置字符串pre_string；将步骤一中抠除头部控制字的FPGA配置比特文件的第一个字符串赋给字符串pre_string；所述抠除头部控制字的FPGA配置比特文件为被压缩文件；步骤三：将被压缩文件进行压缩，步骤如下：(1)判断被压缩文件中是否有字符串需要压缩，如果没有字符串需要压缩，则先输出字符串pre_string，再输出游长计数器的值，进入步骤四；(2)如果有字符串需要压缩，设置当前字符串current_string，令当前字符串current_string等于字符流中的下一个字符串；(3)判断pre_string与current_string是否一致：如果pre_string与current_string一致，游长计数器加1，判断游长计数器值是否计到255；如果游长计数器值计到255，先输出pre_string，再输出游长计数器值，令游长计数器值为1，读取待压缩文件的未压缩的字符串给pre_string，返回步骤三如果游长计数器值未计到255，返回步骤三；如果pre_string与current_string不一致，输出pre_string，输出游长计数器值，将此时current_string赋给pre_string，返回步骤三；步骤四：设定当前字符current_char，按照步骤三(1)输出顺序，将输出依次排列成新的字符流，读取该字符流中的第一个字符赋给current_char；步骤五：判断pre_char与current_char依次排列组成的词条是否在字典中：如果在字典中，将pre_char与current_char依次排列组成的词条赋给pre_char；如果未在字典中，则输出当前前缀pre_char的码字，添加pre_char与current_char依次排列组成的词条到字典中，将current_char的值赋给pre_char；步骤六：判断新的字符流中是否还有字符需要压缩，如果有字符需要压缩，将需要压缩的第一个字符赋给current_char，返回步骤五；如果没有字符需要压缩，输出当前前缀pre_char的码字，完成压缩。