11.1依据FPGA+DSP协同处理渠道的优势和适用范畴
11.1.1依据FPGA的信号处理体系的特色
FPGA的一个重要的使用范畴便是数字信号处理，跟着FPGA密度和速度的进步，现在FPGA现已能够担任一些本来只要专用芯片或许多DSP才干完结的核算使命。
1．依据FPGA的信号处理体系的长处
首要，FPGA支撑并行和流水结构。这样能够经过多个处理单元（PE）的并行作业，完结高功用的数字信号处理。特别合适那些结构性好、数据量大的算法完结，比方快速傅立叶改换（FFT）、数字滤波算法（FIR）等。
其次，FPGA内部越来越多地内嵌了DSP乘法模块。这些模块是硬件模块，运转速度很高，特别合适那些需求很多乘法核算的算法。如表11-1所示为Xilinx公司FPGA的硬件乘加单元资源和功用。
表11.1 Xilinx公司FPGA的硬件乘加单元资源和功用
|
最大的产品系列成员 |
最高的MAC数量 |
最高的时钟频率 |
GMAC |
|
Virtex-5LX330 |
192 |
550MHz |
105 |
|
Virtex-4SX55 |
512 |
500MHz |
256 |
|
Virtex-4FX140 |
192 |
500MHz |
96 |
|
Virtex-4LX200 |
96 |
500MHz |
48 |
|
Virtex-IIPro100 |
444 |
300MHz |
133 |
|
Spartan-3S5000 |
104 |
185MHz |
19 |
能够看到，FPGA的乘法运算功用最高现已超过了100GMAC的水平，远超过通用的DSP芯片，接近了专用处理芯片（ASIC）的才干。
别的，FPGA和其他一切可编程器材相同，详细十分好的灵敏性。特别是某些类型的FPGA现已开端支撑动态装备或许部分重构，为规划高智能型的信号处理设备供给了或许。
2．依据FPGA的信号处理体系的缺乏
现在FPGA体系的首要规划手法仍是经过硬件描绘言语（HDL）来描绘完结的。关于大型杂乱的算法完结，规划人员需求做很多的结构规划和仿真验证作业。并且，FPGA是依据硬件连线可编程的器材，因而不支撑在线调试功用。
11.1.2依据DSP的信号处理体系的特色
1．依据DSP的信号处理体系的长处
DSP芯片是依据软件可编程的，开发言语首要是C言语，单个场合需求编写汇编言语。相对与HDL言语，C言语更简单让初学者承受，因而DSP芯片在信号处理范畴得到了广泛的使用。
C言语归于高档言语，因而在DSP上描绘杂乱算法的难度要低于FPGA。别的，DSP芯片的结构也合适数据量大，重复性高的算法。特别是乘加累加核算（MAC）密布和for循环密布的算法。
DSP芯片一般选用时刻上紧缩和空间上并行两种首要手法来完结高功用的数据处理。时刻上紧缩技能包含单周期指令、专用的硬件乘法累加器以及多种寻址方法等；空间上并行技能包含哈佛式总线结构、多运算单元以及灵敏的流水线技能等。
2．依据DSP的信号处理体系的缺乏
DSP芯片是依据软件可编程的，因而不可避免的问题便是功耗大，处理才干遭到主频的约束等缺乏。并且，DSP芯片的数据带宽遭到总线接口位宽约束，不能敷衍高速数据流的处理要求。
通用DSP的接口扩展才干有限，不能直接和ADC或许DAC芯片互联。DSP需求外部的逻辑器材来合作才干完结数据收集或许输出，例如CPLD或许FPGA。
现在大部分的DSP都没有内存办理单元（MMU），还不能支撑杂乱的操作体系，如Linux或许WindowsCE等。DSP的内存办理和维护才干比较弱，现在还不支撑虚拟内存。
11.1.3依据FPGA+DSP的信号处理体系优势和使用范畴
1．依据FPGA+DSP的信号处理体系的优势
依据FPGA+DSP的信号处理体系能够一起具有FPGA和DSP的优势。
（1）支撑更高的核算处理才干。
FPGA+DSP的双芯片处理体系的核算才干相对单芯片体系愈加强壮，并且能够充分发挥两种芯片的功用潜力。
（2）灵敏的体系重构计划。
FPGA芯片和DSP芯片两者之间能够彼此装备。通常情况下，DSP会作为体系的主操控器，FPGA上电后由DSP来完结装备。在体系的作业期间，DSP能够依据需求，重新装备FPGA，完结体系的功用重构。
例如，在软件无线电使用中，常常需求依据发射体系调制方法的改变来动态调整接纳体系功用。这种使用中就能够充分发挥FPGA+DSP构建的灵敏性，DSP能够依据调制方法来挑选不同的装备文件加载到FPGA中，完结自适应的动态装备。
别的，体系作业过程中，假如DSP芯片在自检过程中发现功用反常，也能够恳求FPGA芯片重新装备自己。这样的体系具有必定的自我修正才干，愈加智能化。
（3）开发难度和体系本钱的折衷
从操控体系本钱视点来看，单芯片应该是最好的计划。可是，无论是选用FPGA仍是DSP，单芯片的计划开发难度都会进步。单FPGA的计划完结杂乱的操控会比较困难，而单DSP的计划完结大数据量的重复核算也有很大难度。
选用了FPGA+DSP的计划尽管本钱要高于单芯片计划，可是下降了开发难度，能够加快产品的上市时刻。因而，双芯片的构建是一种开发难度和体系本钱的折衷挑选。一起，也下降体系开发的技能危险。
2．依据FPGA+DSP的信号处理体系的使用范畴
依据FPGA+DSP的十分合适既有杂乱算法处理又需求很多的重复核算使用，例如软件无线电、高清视频图画处理、信息安全等范畴。
FPGA作为DSP的协处理器，给DSP供给单元加快功用。例如，FPGA能够完结一个浮点协处理单元（FPU），给高功用的定点DSP供给浮点核算才干，合适于数值剖析和高精度信号处理范畴。
依据FPGA+DSP的体系装备方法比较灵敏。FPGA和DSP能够独自装备，也能够彼此装备。因而，这种计划能够用于智能的动态重构核算渠道。
