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DSP+FPGA系统特点与组成
gsfei2009 | 2009-06-20 18:29:31    阅读:1583   发布文章

        随着数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列器件(FPGA)的发展,采用DSP+FPGA的数字硬件系统显示出其优越性,正愈来愈得到人们重视。通用的DSP优点是通过编程可以应用到广泛的产品中,并且主流制造商生产的DSP 已能满足算法控制结构复杂、运算速度高、寻址方式灵活和通信性能强大等需求。但是传统的DSP 采用冯-诺依曼(Von Neumann)结构或某种类型扩展。此种结构本质上是串行的,因此遇到需处理的数据量大,对处理速度要求高,但是对运算结构相对比较简单的底层信号处理算法来说显不出优点,适合采用FPGA 硬件实现。这样,采用DSP + FPGA 的数字硬件系统就可以把二者优点结合一起,兼顾速度和灵活性,既满足底层信号处理要求,又满足高层信号处理要求。
DSP+FPGA系统特点与组成
DSP + FPGA 系统最大优点是结构灵活,有较强的通用性,适合于模块化设计,从而能够提高算法效率;同时其开发周期较短,系统容易维护和扩展,适合实时信号处理。
DSP + FPGA系统的核心由DSP芯片和可重构器件FPGA 组成。另外还包括一些外围的辅助电路,如存储器、先进先出(FIFO)器件及FLASH ROM等。FPGA 电路与DSP 相连,利用DSP 处理器强大的I/O功能实现系统内部的通信。从DSP 角度看,FPGA相当于它的宏功能协处理器。外围电路辅助核心电路进行工作。DSP 和FPGA 各自带有RAM,用于存放处理过程所需要的数据及中间结果。FLASH ROM 中存储了DSP 执行程序和FPGA 的配置数据。先进先出(FIFO)器件则用于实现信号处理中常用到的一些操作,如延迟线、顺序存储等。
DSP 和FPGA 的外围电路及连接线
DSP 的外围电路主要是FLASH、ROM和SRAM,需要连接地址线、数据线和控制线。它需要连接的连线主要包括DSP 模式选择、时钟模式选择、选择外部时钟或本机晶振产生的时钟、JTAG接口和电源等。FPGA外围电路主要是用于配置的PROM、FLASH ROM、模数转换和先进先出(FIFO)器件等。它需要连接的连线主要包括FPGA 模式选择、全局时钟、选择外部时钟或本机晶振产生的时钟、JTAG接口、输出/输入接口、测试口和电源等。
采用DSP+ASIC结构的信号处理系统显示出了其优越性,正逐步得到重视。与通用集成电路相比,ASIC芯片具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高等几个方面的优势,而且在大批量应用时,可降低成本。

现场可编程门阵列(FPGA)是在专用ASIC的基础上发展出来的,它克服了专用ASIC不够灵活的缺点。与其他中小规模集成电路相比,其优点主要在于它有很强的灵活性,即其内部的具体逻辑功能可以根据需要配置,对电路的修改和维护很方便。目前,FPGA的容量已经跨过了百万门级,使得FPGA成为解决系统级设计的重要选择方案之一。

DSP+FPGA结构最大的特点是结构灵活,有较强的通用性,适于模块化设计,从而能够提高算法效率;同时其开发周期较短,系统易于维护和扩展,适合于实时信号处理。

实时信号处理系统中,低层的信号预处理算法处理的数据量大,对处理速度的要求高,但运算结构相对比较简单,适于用FPGA进行硬件实现,这样能同时兼顾速度及灵活性。高层处理算法的特点是所处理的数据量较低层算法少,但算法的控制结构复杂,适于用运算速度高、寻址方式灵活、通信机制强大的DSP芯片来实现。

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