Zynq芯片的異構(gòu)架構(gòu)是視頻編解碼模塊高效運行的硬件基礎(chǔ)，其PS部分通常采用ARM Cortex-A系列處理器（如Zynq-7000系列的Cortex-A9，Zynq UltraScale+系列的Cortex-A53），具備成熟的操作系統(tǒng)支持與豐富的軟件生態(tài)，可承擔(dān)任務(wù)調(diào)度、協(xié)議解析、編解碼參數(shù)配置等復(fù)雜邏輯處理；PL部分則提供大量可配置邏輯資源與專用數(shù)字信號處理單元（DSP48），能夠通過硬件化設(shè)計實現(xiàn)編解碼算法中計算密集型任務(wù)的并行執(zhí)行。兩者通過高速AXI總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，配合DMA（直接存儲器訪問）控制器實現(xiàn)PS與PL之間、PL內(nèi)部各模塊之間的高速數(shù)據(jù)傳輸，避免了處理器介入導(dǎo)致的傳輸延遲，為視頻數(shù)據(jù)流的高效流轉(zhuǎn)提供了保障。這種架構(gòu)分工使得編解碼模塊既能利用軟件的靈活性快速適配H.264、H.265（HEVC）、VP9、AV1等不同編解碼標(biāo)準(zhǔn)，又能借助硬件的并行計算能力突破軟件處理的性能瓶頸，實現(xiàn)單路4K/8K超高清視頻或多路1080P高清視頻的實時編解碼。

基于Zynq的視頻編解碼模塊設(shè)計，核心在于PL部分的硬件加速電路與PS部分的軟件框架協(xié)同優(yōu)化。在PL側(cè)，編解碼算法的核心計算環(huán)節(jié)被拆解為多個并行硬件模塊，通過流水線與并行陣列設(shè)計提升處理效率。以H.265編解碼為例，幀內(nèi)預(yù)測、幀間預(yù)測、變換編碼、熵編碼等計算密集型步驟均通過專用硬件模塊實現(xiàn)：幀內(nèi)預(yù)測模塊通過預(yù)定義的預(yù)測模式庫，并行處理圖像塊的預(yù)測方向計算，相比軟件串行處理速度提升數(shù)倍；變換編碼模塊利用PL中的DSP48單元構(gòu)建并行乘法累加陣列，快速完成殘差數(shù)據(jù)的整數(shù)變換與量化操作；熵編碼模塊則通過硬件狀態(tài)機實現(xiàn)CAVLC/CABAC編碼邏輯，避免軟件實現(xiàn)中頻繁的內(nèi)存訪問與分支跳轉(zhuǎn)，降低處理延遲。同時，PL側(cè)還集成視頻輸入輸出接口（如HDMI、MIPI CSI-2）與圖像預(yù)處理模塊（如去噪、縮放、色彩空間轉(zhuǎn)換），實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)從采集到編解碼再到輸出的全鏈路硬件處理，進(jìn)一步縮短數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)路徑。

PS側(cè)的軟件框架則為硬件加速模塊提供靈活的控制與適配能力，通?；贚inux或FreeRTOS操作系統(tǒng)構(gòu)建，集成編解碼標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議棧與硬件驅(qū)動程序。開發(fā)者可借助Xilinx提供的Vivado HLS工具，將部分編解碼算法的控制邏輯通過高級語言（C/C++）綜合為硬件電路，或直接調(diào)用Xilinx Video Codec Unit（VCU）等專用硬件IP核，簡化PL側(cè)硬件設(shè)計流程。在實際運行中，PS側(cè)處理器負(fù)責(zé)接收外部視頻流請求，解析編解碼參數(shù)（如分辨率、幀率、碼率），并將配置信息通過AXI-Lite總線下發(fā)至PL側(cè)硬件模塊；同時通過DMA控制器啟動視頻數(shù)據(jù)傳輸，將待編碼的原始視頻數(shù)據(jù)從PS側(cè)DDR內(nèi)存?zhèn)鬏斨罰L側(cè)硬件加速模塊，或把解碼后的視頻數(shù)據(jù)從PL側(cè)傳輸至內(nèi)存供后續(xù)顯示或分析。此外，PS側(cè)還承擔(dān)碼率控制、幀緩存管理、錯誤恢復(fù)等輔助功能，通過動態(tài)調(diào)整編解碼參數(shù)，在保證視頻質(zhì)量的前提下優(yōu)化帶寬占用，應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)波動或存儲限制等場景需求。