数字电路设计方案的比较与选择

如，一个由DSP+FPGA 结构实现的实时信号处理系统中，低层的信号预处理算法处理的数据量大，对处理速度的要求高，但运算结构相对比较简单，适于用FPGA进行硬件实现，这样能同时兼顾速度及灵活性。高层处理算法的特点是所处理的数据量较低层算法少，但算法的控制结构复杂，适于用运算速度高、寻址方式灵活、通信机制强大的DSP芯片来实现。

　　FPGA可以完成模块级的任务，起到DSP的协处理器的作用。它的可编程性使它既具有专用集成电路的速度，又具有很高的灵活性。

　　DSP具有软件的灵活性;而FPGA具有硬件的高速性，从器件上考察，能够满足处理复杂算法的要求。这样DSP+FPGA的结构为设计中如何处理软硬件的关系提供了一个较好的解决方案。同时，该系统具有灵活的处理结构，对不同结构的算法都有较强的适应能力，尤其适合实时信号处理任务。

　　4.2 嵌入DSP模块的FPGA

　　应用将一些能实现基本数字信号处理功能的DSP模块嵌入的FPGA芯片是数字电路设计的另一个大趋势。

　　有些公司已经或计划把基于ASIC的微处理器或DSP芯核与可编程逻辑阵列集成组合在一块芯片上。FPGA提供的DSP性能已超过1280亿MAC每秒，大大高于目前主流供应商所能提供的传统DSP的性能。

　　其中，Xilinx作为世界可编程逻辑器件的领导厂商，拥有先进的FPGA技术以及先进的开发工具。2000年11月，推出Xilinx XtremeDSP行动，试图进入这一市场。Virtex-II可以提供6千亿MAC(乘法累加运算)每秒的性能。采用这种并行结构，256阶FIR滤波器中的每个样本可以在一个时钟周期内处理完，因此极大地改善了DSP的性能和效率。

　　Xilinx XtremeDSP行动的目标是希望满足宽带革命的高性能挑战。其它特性还包括根据如芯片面积(相应于使用的资源)和系统频率来优化DSP设计。XtremeDSP行动还推出了一些开发工具以弥补传统上在DSP和FPGA设计方法间存在的差距。

　　新的Virtex-II系列的增强结构使其在实现需要计算的算法时具有独特的优势。Xilinx提供的测试数据表明，Xilinx FPGA比业界最快的DSP运行要快100倍。因此，单个FPGA即可代替传统上所谓的DSP处理器阵列。

　　目前世界上的许多手机基站产品采用了Xilinx公司Virtex-E FPGA。为了建立大量的连接，手机基站需要处理大量的数据，其中大部分是采用某种DSP实现的。

　　性能比较突出的还有QuickLogic公司推出的QuickDSP系列，它提供了嵌入式的DSP构件块和可编程的逻辑灵活性。这个新的系列除了提供以前的可编程的逻辑和存储模块外，还包括专用的乘加模块。这些合成的模块可以实现DSP功能。支持DSP功能的软件可以由公司获得，除了QuickWorks开发软件外，DSP 向导包让使用者产生优化的功能，如定点或浮点算术逻辑，FIR和IIR(Infinite Impulse Response无限冲激响应)滤波器等，只要鼠标点击几下即可。

　　可以预测，在不久的将来，单一的DSP或FPGA实现的数字系统会被DSP+FPGA的结构或嵌入DSP模块的FPGA设计结构所取代。