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DSP應(yīng)用的要求不斷地增長,但是這些應(yīng)用對信號處理要求高,需要采用處理速度高的硬件來實現(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)地推動了VLSI DSP這一領(lǐng)域的發(fā)展.但是,技術(shù)上標準的制定和協(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)字信號處理((DSP)與模擬信號處理相比有許多優(yōu)點,如對于溫度和工藝的變化數(shù)字信號要比模擬信號更穩(wěn)定,在數(shù)字表示中的精度可以改變信號的字長來更好地控制,所以DSP技術(shù)可以在放大信號的同時去除噪聲和干擾,而在模擬信號中信號和噪聲同時被放大,數(shù)字信號還可以不帶誤差地存儲和恢復(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)來實現(xiàn).表1給出數(shù)字信號處理領(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)計的硬件電路來實現(xiàn).數(shù)字設(shè)計的目標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)對定點DSP系統(tǒng)有限字長決定的量化或數(shù)字舍取噪聲. DSP與其他通用計算技術(shù)相互區(qū)別的兩個重要特性是實流量要求和數(shù)據(jù)驅(qū)動特性.DSP的硬件實現(xiàn)應(yīng)該設(shè)計成滿足實時處理的緊湊的流量約束,與先在緩沖器存儲,然后按批作業(yè)處理不同,新的輸入采樣從信號源周期地接收時就需要處理.