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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格式數據的扇區結構
CD-ROM數據是以扇區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格式化編碼成扇區結構，必須經CD-ROM格式化解碼才能得到用戶數據。
CD-ROM扇區有兩種模式：模式1和模式2。其扇區結構如圖2所示。
由圖2可知，一個扇區的CD-ROM格式數據總共有2352字節。其中，兩種扇區模式都有12字節的同步信息和4字節的時間信息（頭信息）。如果是模式1，還有4字節的循環冗檢錯碼，8字節空字節，276字節的糾錯碼，其中包含172字節的P校驗字和104字節的Q校驗字，用戶數據只有2048字節。如果是模式2，除了同步信息和頭信息外，余下的2336字節全部都是用戶數據。
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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