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1、第1章概述1.1DSP實現方案及設計流程1.2現代DSP設計流程概述1.3兩類DSP解決方案的比較1.1DSP實現方案及設計流程不斷發(fā)展的數字信號處理(DSP，DigitalSignalProcessing)技術迅速地擴展到了其應用領域，如3G移動通信、網絡會議、多媒體系統、雷達衛(wèi)星系統、醫(yī)學儀器、實時圖像識別與處理、聯合戰(zhàn)術無線電系統、智能基站，以及民用電器等。所有這一切在功能實現、性能指標與成本方面都在不斷增加其要求。在過去很長一段時間，DSP處理器(如TI的TMS320系列)是DSP應用系統核
2、心器件的惟一選擇。盡管DSP處理器具有通過軟件設計能適用于實現不同功能的靈活性，但面對當今迅速變化的DSP應用市場，特別是面對現代通信技術的發(fā)展，DSP處理器早已顯得力不從心。例如其硬件結構的不可變性導致了其總線的不可改變性，而固定的數據總線寬度，已成為DSP處理器一個難以突破的瓶頸。DSP處理器的這種固定的硬件結構特別不適合于當前許多要求能進行結構特性隨時變更的應用場合，即所謂面向用戶型的DSP系統，或者說是用戶可定制型，或可重配置型的DSP應用系統(CustomizedDSP或Reconfigu
3、rableDSP等)，如軟件無線電、醫(yī)用設備、導航、工業(yè)控制等方面。至于在滿足速度要求方面，由于采用了順序執(zhí)行的CPU架構，DSP處理器則更加不堪重負。面向DSP的各類專用ASIC芯片雖然可以解決并行性和速度的問題，但是高昂的開發(fā)設計費用、耗時的設計周期及不靈活的純硬件結構，使得DSP的ASIC解決方案日益失去其實用性。現代大容量、高速度的FPGA的出現，克服了上述方案的諸多不足。在這些FPGA中，一般都內嵌有可配置的高速RAM、PLL、LVDS、LVTTL以及硬件乘法累加器等DSP模塊。用FPGA
4、來實現數字信號處理可以很好地解決并行性和速度問題，而且其靈活的可配置特性，使得FPGA構成的DSP系統非常易于修改、易于測試及硬件升級。在利用FPGA進行DSP系統的開發(fā)應用上，已有了全新的設計工具和設計流程。DSPBuilder就是Altera公司推出的一個面向DSP開發(fā)的系統級工具。它是作為MATLAB的一個Simulink工具箱(ToolBox)出現的。MATLAB是功能強大的數學分析工具，廣泛應用于科學計算和工程計算，可以進行復雜的數字信號處理系統的建模、參數估計、性能分析。Simulink
5、是MATLAB的一個組成部分，用于圖形化建模仿真。DSPBuilder作為Simulink中的一個工具箱，使得用FPGA設計DSP系統完全可以通過Simulink的圖形化界面進行，只要簡單地進行DSPBuilder工具箱中的模塊調用即可。值得注意的是，DSPBuilder中的DSP基本模塊是以算法級的描述出現的，易于用戶從系統或者算法級進行理解，甚至不需要了解FPGA本身和硬件描述語言。為了滿足DSP技術領域中的各種需求以及順應DSP市場的發(fā)展，DSP應用系統的實現方式和目標器件的品種類型、結構特點
6、乃至開發(fā)技術本身都經歷著不斷的改善和變革。1.1.1常用DSP應用器件及其性能特點如前所述，DSP作為數字信號的算法的實現方案有多種，對于不同的應用領域、適用范圍和指標要求，可以選用不同的解決方案和DSP系統的實現器件。目前，為了完成DSP的開發(fā)與應用，可選的目標器件有如下4類：●DSPProcessorDSP處理器；●ASICs(Application-SpecificIntegratedCircuits)專用集成電路；●ASSPs(Application-SpecificStandardProu
7、cts)專用標準電路模塊；●FPGA。DSPProcessor主要是指目前最常用的基于CPU架構的器件，通過軟件指令的方式完成DSP算法。早期的DSP處理器(如大多數DSP實驗室中采用的TMS320VC5402)中只有一個乘法器，而現在的處理器(如C6000系列)中，有的已達8個乘法器，工作性能有了很大的提高。Processor在硬件結構上的不斷改進，并沒有擺脫傳統CPU的工作模式。因而，盡管擁有多個硬件乘加器，使用了環(huán)形疊代的方法進行乘法操作，且許多DSP處理器還擁有使用多乘法器的并行指令，用于加
8、速算術運算，然而由于其順序的工作方式、較低的數據處理速率，以及缺乏實時工作的性能，使其至今仍只適合于低端的數字信號處理。傳統的DSP開發(fā)者通常都選用DSP處理器來構成DSP應用系統。DSP處理器的優(yōu)勢主要是具有很好的通用性和靈活性，有適用于各種DSP算法實現的通用硬件結構。圖1-1所示的是一種比較典型的DSP系統電路圖，除了選用的是DSP處理器以及應用程序加載工作方式外，與普通單片機應用系統十分相似，只要將調試好的機器碼放在程序ROM中，就能使系統正常工作。因此通過這
