第3节 使用FPGA实现高性能DSP

PowerPC-based Embedded Design

MicroBlaze-based Embedded Design

Xilinx开发软件EDK

• Xilinx EDK设计工具，是一个专门用于FPGA内部嵌入式处理器的集成化开发工具包，并提供硬件和软件的协同设计能力，极大的缩短设计周期。
  --硬件结构生成；
  --软件设计与编译；
  --软硬件集成与调试；
• 支持两种处理器: PowerPC & Microblaze
• Altera开发软件：SOPC Builder

 

使用FPGA实现高性能DSP

• FPGA中的DSP资源
  --硬件乘法器、乘加器、专用的DSP逻辑片；
  --所有主要的FPGA供应商和第三方IP设计商都在提供越来越多的DSP IP核。利用这些资源，系统设计者将精力集中在设计上，无需关心底层模块的细节。
• 提高性能：
  --尽管目前的DSP处理器性能很高，满足很多DSP应用，但仍有一些应用要求性能再进一步提升，而FPGA提供了更高的数字信号处理性能。
  --FPGA可以生成一个定制硬件设计，从而控制逻辑能够在硬件中实现。该硬件可重配置，灵活。
  --通过裁减硬件架构，FPGA可以提供额外的性能。
  --如果最重要的设计考虑因素是速度，那么可以在FPGA中设计完全并行的算法处理方案。（面积换速度）
  

 

传统设计方法

• FPGA能为许多需要DSP功能的复杂应用提供快速、低成本的解决方案。
• 许多DSP工程师在传统上擅长软件开发，当涉及到硬件时他们可能不知道该从何下手。
• 基本上，有三种设计方法可供考虑：
  --采用知识产权(IP)核进行设计；
  --采用硬件描述语言(HDL)的传统设计方法；
  --使用现在的一些新工具把高级语言编译到硬件中。

    Xilinx的System Generator

• 是DSP高层系统设计与Xilinx FPGA实现之间的桥梁，它在Matlab/Simulink环境下完成算法的建模，然后生成相应的工程。ISE可对工程进行仿真、综合、最后完成硬件实现。
• 过程是反复的、不断修正的。而system generator是不可缺少的纽带；
• 支持Virtex/E/-II/Pro/4，Spartan –II/E/III.

    Altera的DSP Builder

Xilinx System Generator

• 在Matlab中安装
• Xilinx BlockSet

 

System Generator ＋ EDK

Altera DSP Builder

Altera

    与Xilinx类似，可以使用DSP Builder和SOPC Builder一起构建数字系统。
        用户可以利用SOPC Builder来构建处理器系统，同时用DSP Builder来构建硬件加速的数字信号处理系统，然后将它们实现到一个FPGA当中。

Altera DSP System Design Tools

 

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