最佳FPGA和专用DSP

2009-06-15 11:30:45来源: 中电网

  视频和静止图像的普遍采用,以及可配置系统(如软件无线电)日益增长的需求继续驱动DSP应用的扩展。很多应用需要经济有效的DSP处理。

  虽然定制实现DSP功能,但在很多应用中几种功能,如FIR(有限脉冲响应)滤波器,IIR(无限脉冲响应)滤波器、FFT(快速傅里叶)和混频器是共同的。所有这些功能都需要与加、减、累加一起的乘法单元组合。

  FIR滤波器(图1)存储n数据单元系列,每个数据单元延迟一个附加周期。通常,这些数据单元称之为分支。每个分支与系数相乘,其结果求和产生输出。某些方法并行执行所有的乘法。更一般的方法是分为N级,用累加器从一级到下一级传递结果。这些实现方法用功能资源换取速度,取N个计算级并需要n/N个乘法器。根据系数是静态还是动态以及系数值设计,有不少其他通用的设计最佳化方法。

图1 典型FIR滤波器的实现

  实现方法

  从图像压缩到确定数据取样的频谱成分,在不同的应用中都用FFT。实现FFT有多种方法。最通用的方法是通用Cooley-Tukey时间抽取,把FFT分解成若干更小的FFT。最简单的实现方法是用Radix-2蝶形单元(图2),其输入数据必须传递倍数。这种计算概念上是简单的;然而,图左边所有的乘和加是用复数计算的,所需要的乘和加的实数是更复杂的问题(如图右边所示)。

图2 实现FFT的Radix-2蝶形方法

  IIR滤滤器除引入反馈通路外,它类似于FIR滤波器。这些反馈通路使IIR滤波器的设计和分析比FIR更复杂。然而,对于相同硅面积,IIR方法可提供更强的滤波器。尽管有几种IIR结构,但是,一种通用的结构是用2阶四次方结构(图3)。

图3 IIR2阶四次方滤波器

  很多应用是用混频器来变换信号频率。概念上,可用单个乘法器,而在数字应用中,用复数形式表示不少优点。最一般的形式是信号表示是为I和Q分量。

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关键字:FPGA  DSP

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2009/0615/article_638.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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