FPGA的DSP設(shè)計(jì)方法DSP正在成為一種幾乎無(wú)處不在的技術(shù)，不僅應(yīng)用在眾多消費(fèi)電子、汽車(chē)與產(chǎn)品中，而且也進(jìn)入越來(lái)越先進(jìn)的設(shè)備。諸如無(wú)線基站、雷達(dá)信號(hào)處理、指紋識(shí)別以及軟件無(wú)線電等應(yīng)用都要求極高的處理能力。這些新類(lèi)型的高性能DSP應(yīng)用推動(dòng)獨(dú)立處理器的性能走高，而為了提升性能，硬件解決方案也在不斷發(fā)展。在90年代初，設(shè)計(jì)者面臨的挑戰(zhàn)是，如何采用多個(gè)處理器以匯聚更多的處理能力，從而滿足他們的性能要求。但是在協(xié)調(diào)多個(gè)處理器的功能時(shí)，系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)變得極為困難，更不用說(shuō)這種方法既昂貴又浪費(fèi)資源。當(dāng)?shù)谝环N實(shí)現(xiàn)DSP的FPGA出現(xiàn)時(shí)，DSP設(shè)計(jì)者開(kāi)始利用這種器件來(lái)支援處理器的能力。在這種方法中，F(xiàn)PGA通過(guò)加速DSP算法的關(guān)鍵部分(這對(duì)性能至關(guān)重要)，可以補(bǔ)充處理器的不足。今天的專用FPGA，如Xilinx公司的Virtex4或Altera公司的StratixII等蘊(yùn)藏著巨大的潛力，可通過(guò)并行化來(lái)提高性能。的確，DSP專用FPGA技術(shù)已顯示出可提供比其它實(shí)現(xiàn)方案高100倍的性能優(yōu)勢(shì)。因此，在FPGA中包含一顆標(biāo)準(zhǔn)DSP的情況變得越來(lái)越普遍，而且預(yù)計(jì)以此種方式來(lái)使用FPGA的設(shè)計(jì)將迅速增加。不過(guò)，伴隨著這種強(qiáng)大的硬件能力，設(shè)計(jì)者面臨如何有效實(shí)現(xiàn)這些基于FPGA的DSP系統(tǒng)的問(wèn)題。這種大型的復(fù)雜設(shè)計(jì)對(duì)傳統(tǒng)的DSP設(shè)計(jì)方法提出了挑戰(zhàn)。這在很大程度上是因?yàn)橐韵率聦?shí)，即在DSP應(yīng)用中，傳統(tǒng)的FPGA設(shè)計(jì)流程沒(méi)有充分利用一個(gè)高效設(shè)計(jì)流程的兩個(gè)關(guān)鍵要素：綜合技術(shù)與可移植IP。那些利用綜合技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)ASIC的人都很清楚綜合技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。對(duì)基于FPGA的DSP來(lái)說(shuō)，該技術(shù)是關(guān)鍵，它使設(shè)計(jì)進(jìn)入處于高級(jí)的抽象水平并能自動(dòng)探索面積與性能之間的折衷。快速設(shè)計(jì)進(jìn)入與高抽象水平及自動(dòng)化的結(jié)合，不僅能提供單一的設(shè)計(jì)示例，而且還能提供各種可供選擇的實(shí)現(xiàn)結(jié)果。對(duì)于性能優(yōu)先于面積的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，它可能需要包含數(shù)百個(gè)乘法器的實(shí)現(xiàn)方案。這種方法將具有很快的速度，但也會(huì)消耗大量硅片面積。同樣，對(duì)于那些對(duì)面積更敏感的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)方案應(yīng)使用性能較低、數(shù)量較少的乘法器，以得到占位面積更小的結(jié)果。這些類(lèi)型的折衷對(duì)基于FPGA的高級(jí)DSP的開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，因而要求有功能強(qiáng)大的工具。高效DSP開(kāi)發(fā)的另一個(gè)關(guān)鍵要素是擁有恰當(dāng)?shù)臉?gòu)建模塊或IP。適合于這些應(yīng)用的IP具有兩個(gè)主要屬性：可擴(kuò)展性與可移植性。與適用性相對(duì)較低的同類(lèi)IP相比，可擴(kuò)展IP使設(shè)計(jì)者無(wú)需犧牲效率即能構(gòu)建定制IP功能。新功能模塊是高效的，因?yàn)樵诤罄m(xù)的綜合過(guò)程中，未用的或不必要的部分將被優(yōu)化掉。可移植性也能保證效率。DSP設(shè)計(jì)者必須能在設(shè)計(jì)出算法以后，無(wú)需進(jìn)行修改即可在任何FPGA供應(yīng)商的產(chǎn)品上運(yùn)行它們。這種可移植性將提供極大的效率與自由度，以方便選擇一種最佳實(shí)現(xiàn)方案。DSP驗(yàn)證也構(gòu)成挑戰(zhàn)。當(dāng)驗(yàn)證DSP時(shí)，信號(hào)調(diào)試與分析變得更復(fù)雜，并不僅僅限于檢查時(shí)域、頻域曲線及散布圖。由于數(shù)字信號(hào)的特征取決于其采樣時(shí)間和離散幅度，DSP驗(yàn)證工具必須能有效定義及操作多速率DSP應(yīng)用中的時(shí)間。趙此外熟，它亭們還每必須赴易于槽從全怪精度老浮點(diǎn)越仿真健轉(zhuǎn)換童到有馳限字板長(zhǎng)定譯點(diǎn)仿?lián)妗Ｍ芡瑫r(shí)湯，它探們還矮需要討一種曠用于津?qū)鴉SP歪算法敬進(jìn)行貪建模脈的語(yǔ)慶言，救包括放對(duì)時(shí)知間、也定點(diǎn)同資源善與并藥行性姓等概個(gè)念的麻本地妙支持建。卷整合寄方法奏設(shè)計(jì)仙技術(shù)得方面米的最丑新進(jìn)孔展為托解決搏DS柄P設(shè)泳計(jì)者削的獨(dú)咸特挑伯戰(zhàn)提燦供了報(bào)令人勁興奮崇的解脾決方怕案。閱由M久at兩hw匹or價(jià)ks侮公司柜提供堵的S幅im佳ul冬in灑k是扭一種睜基于適數(shù)學(xué)印模型泉的系縮統(tǒng)設(shè)帝計(jì)環(huán)嫩境，壘為D綿SP逝設(shè)計(jì)逢者提漁供了宇強(qiáng)大賽的建適模與乒仿真粒功能運(yùn)。該襖環(huán)境傾能處濃理多喜速率遼離散潔時(shí)間破定義被與管晚理以干及單倚源浮籌點(diǎn)仿姓真等丘DS遷P問(wèn)寬題。篩對(duì)于叼FP側(cè)GA漏實(shí)現(xiàn)慕來(lái)說(shuō)寸，D沉SP以綜合梢是一拴項(xiàng)將習(xí)DS頭P驗(yàn)銳證與沃最佳點(diǎn)DS徹P實(shí)商現(xiàn)鏈務(wù)接在耽一起兔的關(guān)喝鍵創(chuàng)演新。持借助環(huán)嵌入狀在S倍yn描pl亮if競(jìng)y扣DS寇P工助具中杜的能剩力，系設(shè)計(jì)脊者可鵝以采式用一早種自絲動(dòng)式艷且獨(dú)廟立于笨器件太的方赴法來(lái)偉檢查胃實(shí)現(xiàn)漂過(guò)程愧的折擠衷并嘆完成玩目標(biāo)打映射倡。伯將D射SP猾綜合榜與S普im柔ul輸in厚k聯(lián)圣合使耍用，釀可將搬系統(tǒng)腹架構(gòu)報(bào)師與飄硬件友設(shè)計(jì)因師的歪專長(zhǎng)援整合恒到一敢個(gè)公土共環(huán)壯境中地。系旺統(tǒng)架漏構(gòu)師構(gòu)可以啦為S桑im蒼ul框in降k創(chuàng)純建一聲個(gè)獨(dú)亞立于工供應(yīng)贏商的殺模型語(yǔ)，使命設(shè)計(jì)反進(jìn)入恨點(diǎn)保負(fù)持在較純算欺法層速面，芝從而嗓將他搖的注每意力拖集中賭在更膝高層給次的釋設(shè)計(jì)股功能艦上。步當(dāng)模極型轉(zhuǎn)弟交給伍硬件獸設(shè)計(jì)娃師時(shí)尿，規(guī)毒范沒(méi)永有任蔥何架滋構(gòu)含扯義。奴只要糾建模膽環(huán)境茫中的直DS濱P驗(yàn)欠證工鎮(zhèn)具允鄉(xiāng)許無(wú)由縫集氧成綜逃合引椒擎，創(chuàng)硬件視設(shè)計(jì)浙師無(wú)楊需修興改驗(yàn)室證源帆就可莫檢查他架構(gòu)坑方面恢的折帳衷。監(jiān)合由于本驗(yàn)證連源保曾持一臟致，搶所以郵系統(tǒng)狹架構(gòu)艘?guī)煵谎澯脫?dān)貨心硬抗件實(shí)般現(xiàn)問(wèn)始題，酬而硬肯件設(shè)喇計(jì)師歸也不騎必費(fèi)奉勁地釣去研辨究D頭SP巨算法蛙規(guī)范近。此昂外，捉這還感能保煎證設(shè)淡計(jì)完增整性嶺與最捧優(yōu)化縮，并兇提高坐兩個(gè)倦團(tuán)隊(duì)堂成員掀的工幅作效革率。訂稠該設(shè)榴計(jì)方禿法的笨關(guān)鍵疑是采富用通港用D程SP止庫(kù)。暫供應(yīng)潛商專漿有的邁IP攔會(huì)使昆算法敲設(shè)計(jì)慎陷入捉到不尖必要為的實(shí)彎現(xiàn)細(xì)充節(jié)中榴。采魯用一徐個(gè)與嗽架構(gòu)缸參數(shù)史無(wú)關(guān)東的通灰用D歡SP罰功能醬庫(kù)，乳設(shè)計(jì)糖將根經(jīng)據(jù)高覺(jué)層規(guī)羅范來(lái)尊產(chǎn)生眨輸出活。成借助煌一個(gè)討高層蝶功能撕庫(kù)，怒甚至胸與D閘SP四功能帆有關(guān)素的延住時(shí)也鵲能被蜻推遲乓到架閉構(gòu)優(yōu)原化階抵段來(lái)封處理匆。這附是通訊過(guò)D色SP艦綜合啊來(lái)完績(jī)成的搶。諸顯如D喝SP嚴(yán)綜合惰、S兼im利ul弱in獨(dú)k及腎可移伍植庫(kù)早等創(chuàng)輕新都稿是改脆進(jìn)D謝SP匪設(shè)計(jì)膜的關(guān)仍鍵元陣素，刻但將淚這些頂能力省集成診到一三個(gè)總撈的方靜法學(xué)翼中也煩非常嗚關(guān)鍵皂。最蘭佳的澤DS亭P設(shè)體計(jì)流里程可流為現(xiàn)歸有設(shè)鉛計(jì)能柿力增估加通取用庫(kù)螞以及消整合微DS抵P綜巾合與上Si識(shí)mu隨li限nk微的能晚力(旬參見(jiàn)鹿圖2減)。介謠在設(shè)閘計(jì)規(guī)貞范時(shí)掘，系叮統(tǒng)架翻構(gòu)師篩只需速在純盡粹的默算法除抽象當(dāng)層面聞上操澆作。恢通過(guò)柱使用宿功能襯塊，套設(shè)計(jì)疲師可宇用類(lèi)嫂似的諒DS扔P概華念來(lái)弊捕獲浩算法擔(dān)。禾在設(shè)孩計(jì)流鋼程的畏后期源，由趟于S脾im送ul大in鄰k具算有D啞SP割驗(yàn)證寬環(huán)境律特性既，算常法驗(yàn)臣證因法而變喂得非瓦常容犯易。獻(xiàn)可視翁化、底調(diào)試因以及談內(nèi)置均的加癢速器紗等能貿(mào)力使差設(shè)計(jì)傷者更亮容易括實(shí)現(xiàn)霞離散燕時(shí)間狀設(shè)計(jì)庭的快拳速仿筋真。容坡這種阻設(shè)計(jì)節(jié)方法正的引滾擎就獨(dú)是D啦SP鵝綜合煎，它兵決定貓了面治積、問(wèn)性能障等系板統(tǒng)級(jí)碧目標(biāo)夢(mèng)。這傅個(gè)步被驟旨質(zhì)在創(chuàng)傍造出犬一種個(gè)能消納耗最畢少的需資源串并達(dá)盤(pán)到所店需性麥能的阻架構(gòu)縣。通監(jiān)過(guò)采控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