CN106202213A - 一种fpga二进制文件压缩、解压方法及压缩、解压装置 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于FPGA技术领域，提供了一种FPGA二进制文件压缩、解压方法及压缩、解压装置，压缩方法包括：获取FPGA二进制文件；遍历FPGA二进制文件的内容，对内容进行分类，判定分类数据以及分类数据所在的数据区；采用所述数据区对应的编码存储方式，编码存储分类数据；根据通用压缩算法，对信息熵小于设定值的分类数据，进行整体压缩。本发明的有益效果如下：1)分析FPGA二进制文件的结构特点，把FPGA二进制文件分为几种特定类型的数据区。对于不同的数据区采用不同的编码方式压缩存储，极大的降低了文件存储空间；2)使用长度，类型，数据值的方式保存，对于一次压缩，多次解压的应用场景特别有效。解压速度远远大于压缩速度，提高了解压效果。
Description
技术领域
本发明属于FPGA技术领域，尤其涉及一种FPGA二进制文件压缩、解压方法及压缩、解压装置。
背景技术
数据压缩是指在不丢失有用信息的前提下，缩减数据量以减少存储空间，提高其传输、存储和处理效率，或按照一定的算法对数据进行重新组织，减少数据的冗余和存储的空间的一种技术方法。现有的压缩算法以通用压缩为主流，LZMA、GZIP、RAR等都是通用压缩算法。
然而，目前的通用压缩算法，不能根据FPGA二进制文件的数据类型，进行优化压缩，不利于提高整体压缩比和整体压缩性能。其原因在于，目前的通用压缩算法都是面向全部的数据领域，不会对FPGA二进制文件进行特殊处理，因此，FPGA二进制文件的整体压缩比和整体压缩性能都不高。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种FPGA二进制文件压缩方法，旨在解决目前的通用压缩算法，不能根据FPGA二进制文件的数据类型，进行优化压缩，不利于提高整体压缩比和整体压缩性能的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种FPGA二进制文件压缩方法，包括：
获取FPGA二进制文件；
遍历FPGA二进制文件的内容，对内容进行分类，判定分类数据以及分类数据所在的数据区；
采用所述数据区对应的编码存储方式，编码存储分类数据；
根据通用压缩算法，对信息熵小于设定值的分类数据，进行整体压缩。
本发明实施例的另一目的在于提供一种FPGA二进制文件解压方法，包括：
根据通用解压算法，对信息熵小于设定值的分类数据，进行整体解压；
采用所述数据区对应的编码存储方式，解码存储所述数据区中的数据；
根据分类数据以及分类数据所在的数据区，对分类的内容进行还原，得到遍历FPGA二进制文件的内容；
根据得到的内容，还原FPGA二进制文件。
本发明实施例的另一目的在于提供一种FPGA二进制文件压缩装置，包括：
FPGA二进制文件获取模块，用于获取FPGA二进制文件；
判定模块，用于遍历FPGA二进制文件的内容，对内容进行分类，判定分类数据以及分类数据所在的数据区；
编码存储模块，用于采用所述数据区对应的编码存储方式，编码存储分类数据；
压缩模块，用于根据通用压缩算法，对信息熵小于设定值的分类数据，进行整体压缩。
本发明实施例的另一目的在于提供一种FPGA二进制文件解压装置，包括：
整体解压模块，用于根据通用解压算法，对信息熵小于设定值的分类数据，进行整体解压；
解码模块，用于采用所述数据区对应的编码存储方式，解码存储所述数据区中的数据；
内容还原模块，用于根据分类数据以及分类数据所在的数据区，对分类的内容进行还原，得到遍历FPGA二进制文件的内容；
FPGA二进制文件还原模块，用于根据得到的内容，还原FPGA二进制文件
在本发明实施例中，遍历FPGA二进制文件的内容，对内容进行分类，判定分类数据以及分类数据所在的数据区；采用所述数据区对应的编码存储方式，编码存储分类数据；根据通用压缩算法，对信息熵小于设定值的分类数据，进行整体压缩。因此解决了目前的通用压缩算法，不能根据FPGA二进制文件的数据类型，进行优化压缩，不利于提高整体压缩比和整体压缩性能的问题。其有益效果在于以下两方面，详述如下：
1)分析FPGA二进制文件的结构特点，把FPGA二进制文件分为几种特定类型的数据区。对于不同的数据区采用不同的编码方式压缩存储，极大的降低了文件存储空间；
2)使用长度，类型，数据值的方式保存，对于一次压缩，多次解压的应用场景特别有效。解压速度远远大于压缩速度，提高了解压效果。
附图说明
图1是本发明实施例提供的FPGA二进制文件压缩方法的实现流程图；
图2是本发明实施例提供的FPGA二进制文件压缩方法步骤S102的实现流程图；
图3是本发明实施例提供的FPGA二进制文件压缩方法步骤S103的实现流程图；
图4是本发明实施例提供的FPGA二进制文件解压方法的实现流程图；
图5是本发明实施例描述了FPGA二进制文件压缩方法，在实际应用中的较佳实施流程图；
图6是本发明实施例提供的FPGA二进制文件压缩装置的结构框图；
图7是本发明实施例提供的FPGA二进制文件解压装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
图1是本发明实施例提供的FPGA二进制文件压缩方法的实现流程图，详述如下：
在步骤S101中，获取FPGA二进制文件；
在步骤S102中，遍历FPGA二进制文件的内容，对内容进行分类，判定分类数据以及分类数据所在的数据区；
其中，所述数据区包括：固定数据区、重复数据区、稀疏数据区以及随机数据区；
固定数据区为：每个FPGA二进制文件共有的数据区；
重复数据区为：存储全0或全1的数据区；
稀疏数据区为：存储四字节数据的数据区；
随机数据区为：存储随机数据的数据区。
在步骤S103中，采用所述数据区对应的编码存储方式，编码存储分类数据；
在步骤S104中，根据通用压缩算法，对信息熵小于设定值的分类数据，进行整体压缩。
分块划分的过程中遵循以下几条原则：
每个分块的最大长度为0x0FFF。
(A).bit30-bit31位用来表示分块类型；
00:固定数据区；
01：重复数据区；
10：稀疏数据区；
11：随机数据区。
(B).bit28-bit29位用来表示数据单元的长度00：
以一个字节为单位的数据；
01：以两个字节为单位的数据；
10：以四个字节为单位的数据；
11：以八个字节为单位的数据，用来表示稀疏数据区和重复数据区的数据单元大小。
分块和分块之间顺序排放，所有分块按照相对位置计算。
在本发明实施例中，有益效果在于以下两方面，详述如下：
1)分析FPGA二进制文件的结构特点，把FPGA二进制文件分为几种特定类型的数据区。对于不同的数据区采用不同的编码方式压缩存储，极大的降低了文件存储空间；
2)使用长度，类型，数据值的方式保存，对于一次压缩，多次解压的应用场景特别有效。解压速度远远大于压缩速度，提高了解压效果。
实施例二
图2是本发明实施例提供的FPGA二进制文件压缩方法步骤S102的实现流程图，详述如下：
在步骤S201中，遍历FPGA二进制文件的内容；
在步骤S202中，根据遍历的内容以及预配置的数据区判定功能，对内容进行分类，判定分类数据以及分类数据所在的数据区。
实施例三
本发明实施例描述了的配置数据区判定功能的实现流程图，详述如下：
配置数据区判定功能，所述配置数据区判定功能，具体包括：
配置重复数据区，稀疏数据区，随机数据区的判定功能：
以单字节为单位数据重复，以双字节为单位数据重复，以四字节为单位数据重复的数据区，并持续第一设定范围的区域判定为重复数据区。
以四字节为单位，高位的3个字节保持不变，第4个字节数据变化，并持续较大范围的区域判定为稀疏数据区；
以上两种以外没有规律，或者重复数据和稀疏数据持续范围第二设定范围的区域，判定为随机数据区；
配置稀疏数据区与重复数据区的判定功能：
两个重复数据区中间夹着少于设定数量的稀疏数据，优先按照稀疏数据区的方式存储；
当稀疏数据区的大小大于固定值N时，并且稀疏数据区的大于重复数据的30％，则把稀疏数据区与重复数据区分别存储；
配置随机数据区与稀疏数据区的判定功能：
两个稀疏数据区中间夹着少于设定数量的随机数据，把随机数据转化为稀疏数据的方式存储。
当随机数据区的大小大于固定值N时，则把随机数据区与稀疏数据区分被存储。
配置随机数据区与重复数据区的判定功能：
两个重复数据区中间夹着少于设定数量的随机数据，把随机数据转化为稀疏数据的方式存储。
当随机数据区的大小大于固定值N时，则把随机数据区与重复数据区分被存储。
实施例四
图3是本发明实施例提供的FPGA二进制文件压缩方法步骤S103的实现流程图，详述如下：
在步骤S301中，当所述数据区为固定数据区时，不做处理；
在步骤S302中，当所述数据区为重复数据区时，按照重复标志标识重复数据区的位置、长度，以及重复的数据内容；
在步骤S303中，当所述数据区为稀疏数据区时，省去开始三个字节，仅保存最后一个字节，按照稀疏标志标识稀疏数据区的位置、长度；
在步骤S304中，当所述数据区为随机数据区时，按照随机数据标志，标识随机数据区位置、长度。
实施例五
图4是本发明实施例提供的FPGA二进制文件解压方法的实现流程图，详述如下：
在步骤S401中，根据通用解压算法，对信息熵小于设定值的分类数据，进行整体解压；
在步骤S402中，采用所述数据区对应的编码存储方式，解码存储所述数据区中的数据；
在步骤S403中，根据分类数据以及分类数据所在的数据区，对分类的内容进行还原，得到遍历FPGA二进制文件的内容；
在步骤S404中，根据得到的内容，还原FPGA二进制文件。
实施例六
图5是本发明实施例描述了FPGA二进制文件压缩方法，在实际应用中的较佳实施流程图，详述如下：
读取FPGA二进制文件；
扫描文件，对数据块分类；
数据块按类别归并与调整；
各个数据块分类编码存储；
新生成的文件调用LZMA通用压缩算法压缩。
实施例七
图6是本发明实施例提供的FPGA二进制文件压缩装置的结构框图，该装置可以运行于电子设备中。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。
FPGA二进制文件获取模块61，用于获取FPGA二进制文件；
判定模块62，用于遍历FPGA二进制文件的内容，对内容进行分类，判定分类数据以及分类数据所在的数据区；
编码存储模块63，用于采用所述数据区对应的编码存储方式，编码存储分类数据；
压缩模块64，用于根据通用压缩算法，对信息熵小于设定值的分类数据，进行整体压缩。
作为本实施例的一种实现方式，在所述FPGA二进制文件压缩装置中，所述判定模块，包括：
遍历单元，用于遍历FPGA二进制文件的内容；
判定单元，用于根据遍历的内容以及预配置的数据区判定功能，对内容进行分类，判定分类数据以及分类数据所在的数据区。
作为本实施例的一种实现方式，在所述FPGA二进制文件压缩装置中，所述绘制控制层传递模块，还包括：
所述FPGA二进制文件压缩方法，还包括：
配置数据区判定功能，所述配置数据区判定功能，具体包括：
配置重复数据区，稀疏数据区，随机数据区的判定功能：
以单字节为单位数据重复，以双字节为单位数据重复，以四字节为单位数据重复的数据区，并持续第一设定范围的区域判定为重复数据区。
以四字节为单位，高位的3个字节保持不变，第4个字节数据变化，并持续较大范围的区域判定为稀疏数据区；
以上两种以外没有规律，或者重复数据和稀疏数据持续范围第二设定范围的区域，判定为随机数据区；
配置稀疏数据区与重复数据区的判定功能：
两个重复数据区中间夹着少于设定数量的稀疏数据，优先按照稀疏数据区的方式存储；
当稀疏数据区的大小大于固定值N时，并且稀疏数据区的大于重复数据的30％，则把稀疏数据区与重复数据区分别存储；
配置随机数据区与稀疏数据区的判定功能：
两个稀疏数据区中间夹着少于设定数量的随机数据，把随机数据转化为稀疏数据的方式存储。
当随机数据区的大小大于固定值N时，则把随机数据区与稀疏数据区分被存储。
配置随机数据区与重复数据区的判定功能：
两个重复数据区中间夹着少于设定数量的随机数据，把随机数据转化为稀疏数据的方式存储。
当随机数据区的大小大于固定值N时，则把随机数据区与重复数据区分被存储。
作为本实施例的一种实现方式，在所述FPGA二进制文件压缩装置中，所述编码存储模块包括：
固定数据区编码存储单元，用于当所述数据区为固定数据区时，不做处理；
重复数据区编码存储单元，用于当所述数据区为重复数据区时，按照重复标志标识重复数据区的位置、长度，以及重复的数据内容；
稀疏数据区编码存储单元，用于当所述数据区为稀疏数据区时，省去开始三个字节，仅保存最后一个字节，按照稀疏标志标识稀疏数据区的位置、长度；
随机数据区编码存储单元，用于当所述数据区为随机数据区时，按照随机数据标志，标识随机数据区位置、长度。
本发明实施例提供的装置可以应用在前述对应的方法实施例中，实施过程详情参见上述实施例的描述，在此不再赘述。
实施例九
图7是本发明实施例提供的FPGA二进制文件解压装置的结构框图，该装置可以运行于电子设备中。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。
参照图7，该FPGA二进制文件解压装置，包括：
整体解压模块71，用于根据通用解压算法，对信息熵小于设定值的分类数据，进行整体解压；
解码模块72，用于采用所述数据区对应的编码存储方式，解码存储所述数据区中的数据；
内容还原模块73，用于根据分类数据以及分类数据所在的数据区，对分类的内容进行还原，得到遍历FPGA二进制文件的内容；
FPGA二进制文件还原模块74，用于根据得到的内容，还原FPGA二进制文件。
本发明实施例提供的装置可以应用在前述对应的方法实施例中，实施过程详情参见上述实施例的描述，在此不再赘述。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现。所述的程序可以存储于可读取存储介质中，所述的存储介质，如随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器、电可擦写可编程存储器、寄存器等。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件执行本发明各个实施例所述的方法。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种FPGA二进制文件压缩方法，其特征在于，包括：
获取FPGA二进制文件；
遍历FPGA二进制文件的内容，对内容进行分类，判定分类数据以及分类数据所在的数据区；
采用所述数据区对应的编码存储方式，编码存储分类数据；
根据通用压缩算法，对信息熵小于设定值的分类数据，进行整体压缩。
2.如权利要求1所述的FPGA二进制文件压缩方法，其特征在于，所述遍历FPGA二进制文件的内容，对内容进行分类，判定分类数据以及分类数据所在的数据区，具体为：
遍历FPGA二进制文件的内容；
根据遍历的内容以及预配置的数据区判定功能，对内容进行分类，判定分类数据以及分类数据所在的数据区。
3.如权利要求1至2任一所述的FPGA二进制文件压缩方法，其特征在于，所述FPGA二进制文件压缩方法，还包括：
配置数据区判定功能，所述配置数据区判定功能，具体包括：
配置重复数据区，稀疏数据区，随机数据区的判定功能：
以单字节为单位数据重复，以双字节为单位数据重复，以四字节为单位数据重复的数据区，并持续第一设定范围的区域判定为重复数据区；
以四字节为单位，高位的3个字节保持不变，第4个字节数据变化，并持续较大范围的区域判定为稀疏数据区；
以上两种以外没有规律，或者重复数据和稀疏数据持续范围第二设定范围的区域，判定为随机数据区；
配置稀疏数据区与重复数据区的判定功能：
两个重复数据区中间夹着少于设定数量的稀疏数据，优先按照稀疏数据区的方式存储；
当稀疏数据区的大小大于固定值N时，并且稀疏数据区的大于重复数据的30％，则把稀疏数据区与重复数据区分别存储；
配置随机数据区与稀疏数据区的判定功能：
两个稀疏数据区中间夹着少于设定数量的随机数据，把随机数据转化为稀疏数据的方式存储；
当随机数据区的大小大于固定值N时，则把随机数据区与稀疏数据区分被存储；
配置随机数据区与重复数据区的判定功能：
两个重复数据区中间夹着少于设定数量的随机数据，把随机数据转化为稀疏数据的方式存储；
当随机数据区的大小大于固定值N时，则把随机数据区与重复数据区分被存储。
4.如权利要求1所述的FPGA二进制文件压缩方法，其特征在于，所述采用所述数据区对应的编码存储方式，编码存储分类数据，具体为：
当所述数据区为固定数据区时，不做处理；
当所述数据区为重复数据区时，按照重复标志标识重复数据区的位置、长度，以及重复的数据内容；
当所述数据区为稀疏数据区时，省去开始三个字节，仅保存最后一个字节，按照稀疏标志标识稀疏数据区的位置、长度；
当所述数据区为随机数据区时，按照随机数据标志，标识随机数据区位置、长度。
5.一种FPGA二进制文件解压方法，其特征在于，包括：
根据通用解压算法，对信息熵小于设定值的分类数据，进行整体解压；
采用所述数据区对应的编码存储方式，解码存储所述数据区中的数据；
根据分类数据以及分类数据所在的数据区，对分类的内容进行还原，得到遍历FPGA二进制文件的内容；
根据得到的内容，还原FPGA二进制文件。
6.一种FPGA二进制文件压缩装置，其特征在于，包括：
FPGA二进制文件获取模块，用于获取FPGA二进制文件；
判定模块，用于遍历FPGA二进制文件的内容，对内容进行分类，判定分类数据以及分类数据所在的数据区；
编码存储模块，用于采用所述数据区对应的编码存储方式，编码存储分类数据；
压缩模块，用于根据通用压缩算法，对信息熵小于设定值的分类数据，进行整体压缩。
7.如权利要求6所述FPGA二进制文件压缩装置，其特征在于，所述判定模块，包括：
遍历单元，用于遍历FPGA二进制文件的内容；
判定单元，用于根据遍历的内容以及预配置的数据区判定功能，对内容进行分类，判定分类数据以及分类数据所在的数据区。
8.如权利要求6至7任一所述FPGA二进制文件压缩装置，其特征在于，所述绘制控制层传递模块，还包括：
所述FPGA二进制文件压缩方法，还包括：
配置数据区判定功能，所述配置数据区判定功能，具体包括：
配置重复数据区，稀疏数据区，随机数据区的判定功能：
以单字节为单位数据重复，以双字节为单位数据重复，以四字节为单位数据重复的数据区，并持续第一设定范围的区域判定为重复数据区；
以四字节为单位，高位的3个字节保持不变，第4个字节数据变化，并持续较大范围的区域判定为稀疏数据区；
以上两种以外没有规律，或者重复数据和稀疏数据持续范围第二设定范围的区域，判定为随机数据区；
配置稀疏数据区与重复数据区的判定功能：
两个重复数据区中间夹着少于设定数量的稀疏数据，优先按照稀疏数据区的方式存储；
当稀疏数据区的大小大于固定值N时，并且稀疏数据区的大于重复数据的30％，则把稀疏数据区与重复数据区分别存储；
配置随机数据区与稀疏数据区的判定功能：
两个稀疏数据区中间夹着少于设定数量的随机数据，把随机数据转化为稀疏数据的方式存储；
当随机数据区的大小大于固定值N时，则把随机数据区与稀疏数据区分被存储；
配置随机数据区与重复数据区的判定功能：
两个重复数据区中间夹着少于设定数量的随机数据，把随机数据转化为稀疏数据的方式存储；
当随机数据区的大小大于固定值N时，则把随机数据区与重复数据区分被存储。
9.如权利要求6所述FPGA二进制文件压缩装置，其特征在于，所述编码存储模块包括：
固定数据区编码存储单元，用于当所述数据区为固定数据区时，不做处理；
重复数据区编码存储单元，用于当所述数据区为重复数据区时，按照重复标志标识重复数据区的位置、长度，以及重复的数据内容；
稀疏数据区编码存储单元，用于当所述数据区为稀疏数据区时，省去开始三个字节，仅保存最后一个字节，按照稀疏标志标识稀疏数据区的位置、长度；
随机数据区编码存储单元，用于当所述数据区为随机数据区时，按照随机数据标志，标识随机数据区位置、长度。
10.一种FPGA二进制文件解压装置，其特征在于，包括：
整体解压模块，用于根据通用解压算法，对信息熵小于设定值的分类数据，进行整体解压；
解码模块，用于采用所述数据区对应的编码存储方式，解码存储所述数据区中的数据；
内容还原模块，用于根据分类数据以及分类数据所在的数据区，对分类的内容进行还原，得到遍历FPGA二进制文件的内容；
FPGA二进制文件还原模块，用于根据得到的内容，还原FPGA二进制文件。
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