着力侵扰DSP阵营FPGA能否“越俎代庖”

| 2007-06-28
丛秋波,EDN China副主编

  据市场调研公司Forward Concepts的调研显示,选择处理器和FPGA的主要标准不是器件本身,而是开发它们的工具。这一概念对于包含FPGA和DSP处理器的平台亦应成立。在DSP处理器和FPGA之间,传统的DSP开发者通常会主动选择前者,这是因为设计流程是已知的,而异构系统的特点则难于评价。可重新配置的硬件平台限制了硬件自由度,因此设计流程具有较高的自动化程度。这种自动化排除了设计的复杂性,从而在DSP设计界进一步推广了硬件解决方案的优势。

  据了解,FPGA和DSP处理器具有截然不同的架构。在一种器件上非常有效的算法,在另一种器件上却可能效率非常低。如果目标应用要求大量的并行处理或最大的多通道流量,那么单纯基于DSP处理器的硬件系统就可能需要更大的面积、成本或功耗。一个FPGA协处理器仅在一个器件上就能提供多达550个并行乘法和累加运算,从而以较少的器件和较低的功耗为许多应用提供同样的性能。

  尽管FPGA在处理大量并行数据方面出类拔萃,但对于定期系数更新、决策控制任务或
高速串行数学运算这类任务来说,它们的优化程度比不上处理器。因此,FPGA和DSP处理器的结合为广泛的应用提供了制胜的解决方案。

  德州仪器(TI)(上海)有限公司DSP业务发展经理郑小龙也表示,DSP是属于软件可编程,因此更具有通用、灵活性,以及极易升级,甚至是现场或通过网络进行升级。而FPGA属于硬件可编程,固然在进行部分功能上更直接,但对于完整系统的实现尚有不足,特别是针对DSP中的嵌入式实时的系统应用。另外,在第三方算法软件以及开发调试方面,DSP具有更广泛支持资源。

  Tim Colleran认为,未来FPGA和DSP更多是协处理关系,FPGA和DSP都有广阔的应用空间,因为DSP和FPGA在可编程、可以重用和算法升级方面有共通性,可以使用DSP或FPGA实现更低功耗和更高性能。

  为此,吴晓东举例说,Xilinx和TI一直是很好的合作伙伴,在诸多的应用中,Xilinx的FPGA器件为TI的DSP作预处理和后处理器,这是因为FPGA协处理器可在软件与硬件加速之间实现最佳性价比平衡。例如,在高清监控系统中的应用,Xilinx的FPGA就为TI的C6446DSP作协处理器(见图1)。在很多新兴应用中,这种组合,可使整个系统的成本、功耗和器件数降低50%左右。

  因此,在实际应用中,是选择FGPA还是DSP,这要取决于实际应用,以满足客户需求为目的。

  记者了解到,任何给定的技术中都有多种方法可以实现信号处理算法。算法步骤常常受到目标硬件的影响。当目标是异构DSP硬件平台时,实现方法的选择就成了一个二步过程。你必须首先选择最合适的硬件器件,然后再确定哪种实现方法适合该器件。在可重新配置的DSP硬件平台上,数字信号处理器DSP将作为主处理单元并且控制FPGA。而FPGA则用作协处理器(其中,数据传入DSP处理器进行同步,然后传出),或者用作预处理器或后处理器(其中,数据从高速接口传入)。FPGA的最佳用法取决于系统数据速率、格式和运行参数。这也是告诉电子设计工程师们,在你的应用设计方案中,可充分利用FPGA和DSP的强强结合,去创建更多的新兴应用。

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