四种常用FPGA/CPLD设计思想与技巧之流水线操作

2008-03-28 18:05:06来源: bbs.mcuol.com

  四种常用FPGA/CPLD设计思想与技巧之流水线操作

  本系列讨论的四种常用FPGA/CPLD设计思想与技巧:乒乓操作、串并转换、流水线操作、数据接口同步化,都是FPGA/CPLD逻辑计的内在规律的体现,合理地采用这些设计思想能在FPGA/CPLD设计工作种取得事半功倍的效果。

  FPGA/CPLD 的设计思想与技巧是一个非常大的话题,由于篇幅所限,本文仅介绍一些常用的设计思想与技巧,包括乒乓球操作、串并转换、流水线操作和数据接口的同步方法。希望本文能引起工程师们的注意,如果能有意识地利用这些原则指导日后的设计工作,将取得事半功倍的效果!

  流水线操作设计思想

  首先需要声明的是,这里所讲述的流水线是指一种处理流程和顺序操作的设计思想,并非FPGA、ASIC设计中优化时序所用的“Pipelining”。

  流水线处理是高速设计中的一个常用设计手段。如果某个设计的处理流程分为若干步骤,而且整个数据处理是“单流向”的,即没有反馈或者迭代运算,前一个步骤的输出是下一个步骤的输入,则可以考虑采用流水线设计方法来提高系统的工作频率。

  

  

  流水线设计的结构示意图如图1所示。其基本结构为:将适当划分的n个操作步骤单流向串联起来。流水线操作的最大特点和要求是,数据流在各个步骤的处理从时间上看是连续的,如果将每个操作步骤简化假设为通过一个D触发器(就是用寄存器打一个节拍),那么流水线操作就类似一个移位寄存器组,数据流依次流经D触 发器,完成每个步骤的操作。流水线设计时序如图2所示。

  

  流水线设计的一个关键在于整个设计时序的合理安排,要求每个操作步骤的划分合理。如果前级操作时间恰好等于后级的操作时间,设计最为简单,前级的输出直接汇入后级的输入即可;如果前级操作时间大于后级的操作时间,则需要对前级的输出数据适当缓存才能汇入到后级输入端;如果前级操作时间恰好小于后级的操作时 间,则必须通过复制逻辑,将数据流分流,或者在前级对数据采用存储、后处理方式,否则会造成后级数据溢出。

  在WCDMA设计中经常使用到流水线处理的方法,如RAKE接收机、搜索器、前导捕获等。流水线处理方式之所以频率较高,是因为复制了处理模块,它是面积换取速度思想的又一种具体体现。

 

关键字:CPLD设计  FPGA  流水线操作  设计思想  串并转换  RAKE接收机  单流  

编辑:ssb 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2008/0328/article_714.html
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