FPGA的DSP應(yīng)用

近年來由于多媒體技術(shù)和無線通信的發(fā)展,對(duì)DSP應(yīng)用的要求不斷地增長,但是這些應(yīng)用對(duì)信號(hào)處理要求高,需要采用處理速度高的硬件來實(shí)現(xiàn)DSP,所以,隨著CMOS工藝的線寬不斷縮小,從研制高性能的DSP專用芯片,直到近年來可以在單片上集成DSP的應(yīng)用,持續(xù)地推動(dòng)了VLSI DSP這一領(lǐng)域的發(fā)展.但是,技術(shù)上標(biāo)準(zhǔn)的制定和協(xié)議的約定又有一定的滯后,要求DSP的專用芯片具有可編程的特性以適應(yīng)技術(shù)的變化,而可編程門陣列(FPGA)在器件密度,處理速度等達(dá)到片上系統(tǒng)的要求后,它所具有的系統(tǒng)內(nèi)可再編程的特性成為實(shí)現(xiàn)DSP應(yīng)用的優(yōu)選方案之一.
1 DSP的一般特性數(shù)字信號(hào)處理((DSP)與模擬信號(hào)處理相比有許多優(yōu)點(diǎn),如對(duì)于溫度和工藝的變化數(shù)字信號(hào)要比模擬信號(hào)更穩(wěn)定,在數(shù)字表示中的精度可以改變信號(hào)的字長來更好地控制,所以DSP技術(shù)可以在放大信號(hào)的同時(shí)去除噪聲和干擾,而在模擬信號(hào)中信號(hào)和噪聲同時(shí)被放大,數(shù)字信號(hào)還可以不帶誤差地存儲(chǔ)和恢復(fù),發(fā)送和接收,處理和操縱.許多復(fù)雜的系統(tǒng)可以用高精度,大信噪比和靈活可重復(fù)的數(shù)字技術(shù)來實(shí)現(xiàn).表1給出數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的狀況.SP系統(tǒng)可以利用可編程處理器或利用VLSI電路技術(shù)制造定制設(shè)計(jì)的硬件電路來實(shí)現(xiàn).數(shù)字設(shè)計(jì)的目標(biāo)是在保持成本盡可能低的情況下使性能最佳.在一般的數(shù)字設(shè)計(jì)中,性能可以按照以下4方面來度量:
(1)要求的硬件電路和資源的數(shù)量,即器件的空間或面積;
(2)與流量和時(shí)鐘速率有關(guān)的執(zhí)行速度;
(3)執(zhí)行規(guī)定任務(wù)要求的功耗或總能量;
(4)對(duì)定點(diǎn)DSP系統(tǒng)有限字長決定的量化或數(shù)字舍取噪聲. DSP與其他通用計(jì)算技術(shù)相互區(qū)別的兩個(gè)重要特性是實(shí)流量要求和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)特性.DSP的硬件實(shí)現(xiàn)應(yīng)該設(shè)計(jì)成滿足實(shí)時(shí)處理的緊湊的流量約束,與先在緩沖器存儲(chǔ),然后按批作業(yè)處理不同,新的輸入采樣從信號(hào)源周期地接收時(shí)就需要處理.