FPGA-DSP 瞄准目标:用得起的DSP性能

技术分类: 可编程器件  微处理器与DSP  | 2007-11-15
来源:电子产品世界

  Spartan-3A DSP的核心是XtremeDSP DSP48 Slice的一个修订版本—DSP48A。DSP48 Slice最初是随着Virtex-4 FPGA的发布而推出的,它具有“面向应用的组合模块”(ASMBL) 架构,能提供 Virtex DSP 器件中的 DSP 功能。这些 XtremeDSP Slice 使得设计者们能够针对复杂的挑战实施解决方案,例如:数百个IF(中频)到基带下变频转换通道,用于3G传输频谱系统的128倍芯片速率处理和高清晰度 H .264 及 MPEG-4 编码/解码算法。

  这种 DSP48 Slice 支持许多独立功能,包括:乘法器、MAC、乘法器带加法器、3输入加法器、桶式移位器、宽总线多路复用器、量级比较器或宽计数器。这种架构也支持将多个 DSP48 Slice连在一起形成宽数学函数、DSP 过滤器和复杂算术函数,而无需使用总体 FPGA 架构,从而降低了功耗,同时达到高的性能和芯片使用率。

针对DSP而优化的 Spartan FPGA

  为降低成本,DSP48A Slice去掉了舍入模式、17 位移位器和 3 输入加法器。如有需要,您可以在 FPGA 架构中实现这些功能。DSP48A Slice还有两项额外增强功能:一个独立控制的C-port和一个预加器。独立的C-port在实施 DSP 算法时提供了更高的灵活性。预加器则提高了普通 DSP 过滤器 和 FFT 的密度。特别值得一提的是,预加器可以用来减少所需 DSP48A

Slice 的数量:对对称 FIR 过滤器来说,可减少50%;对FFT算法,可减少25%。在Spartan-3A DSP 平台上,优化过的DSP48A Slice在最慢的速度级别上也达到了 250 MHz 的运行频率。

  应用效果

  Spartan-3A DSP 器件所带来的效率,从下例中可见一斑:在智能 IP 摄像机应用中,一个单独的XC3SD1800A器件可以代替两个25美元的DSP处理器,它容纳了处理过程中的整个视频管道部分。25美元成本直接降低不说,用户还可以将其余控制功能置于一个更小、更经济的 DSP 处理器中,于是材料费又可降低10美元。再加上功耗、占用空间和材料单(BOM)上的节省,Spartan-DSP 对盈利性、可靠性和产品移植都有着直接而积极的影响。

  类似的对多流视频服务器的研究表明:一个使用六个25美元DSP处理器的设计可缩减到使用三个25美元Spartan-3A DSP器件,成本立刻降低几乎一半。

  在有些场合,比如SDR在移动防卫通讯方面的应用,Spartan-3A DSP可作为离散 DSP 的可重新配置协处理器使用,同时还可消除对支持多波形的双重电路的需求。

  设计工具:XtremeDSP解决方案

  XtremeDSP是让FPGA-DSP能供三类特定的设计者群体使用:系统设计者、DSP工程师和FPGA/硬件工程师。每一个群体都代表着一系列的特殊责任(和偏好)。因此,XtremeDSP的关键是设计工具在多大程度上能适应所有这三个群体。自从XtremeDSP计划启动以来,诸如SystemGenerator和AccelDSP等工具已有长足发展,能提供系统建模、算法开发和探索、测试平台的自动生成、设计验证和调试以及 HDL 的生成和仿真。无论您更偏好于使用VHDL、Verilog、C/C++、MATLAB、Simulink、HDL还是其任意组合, XtremeDSP 工具都能提供快速、高效的手段,让您自如地驾驭 FPGA 的强大功能。

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