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(多图) DSP的30年

STEVET ARANOVICH?? EDN高级技术编辑?? 2012年11月29日 ?? 收藏1

转向FPGA

从传统DSP转向基于FPGA的DSP硬件,这个过程会涉及一组新的设计技巧,以及对硬件的新理解。对于刚开始使用FPGA或DSP的开发人员,这种转换可能是一个相当大的任务,它增加了设计日程的风险。高级经理Tom Hill为Xilinx编写过一份白皮书《Xilinx DSP设计平台:简化FPGA在DSP中的使用》(参考文献6),其中给出了Xilinx的DSP开发套件设计思想,以简化FPGA的采用,算法与硬件开发人员在用Xilinx器件开发DSP应用时,能快速地进入状态。

Hill指出,在90年代时,Xilinx设计了用于DSP处理的4000 系列FPGA。客户很快发现,他们可以用FPGA建立数字滤波器。大约1999年,时任Xilinx现场应用工程师的Bruce Newgard认为公司有一个很大的机会,但管理层需要一些有说服力的东西,才同意在Xilinx内部成立一个DSP部门。

2005年,Xilinx打造完成了一个DSP战略,即与TI和MathWorks合作,为算法开发与设计实现引入FPGA/DSP协处理平台和紧密集成的工具流。同一年,Forward Concepts估计,基于FPGA DSP解决方案的性能与灵活性可以应付20亿美元的高性能DSP市场。Xilinx初期的目标市场是高增长的数字通信、MVI(多媒体、视频与影像),以及防务系统。这些领域加起来,要占到80%以上的高性能DSP市场份额。

Xilinx与MathWorks合作开发了SystemGenerator,这是业界第一个针对Xilinx FPGA的DSP插件。今天,SystemGenerator for DSP是采用FPGA做高性能DSP系统设计的一款领先高级工具。

Xilinx 称, 使用System Generator,没什么FPGA设计经验的开发人员也可以快速地通过算法FPGA实现量产质量的DSP,所花时间只有传统RTL开发的几分之一。工具提供了系统建模以及从MathWorks Simulink的自动代码生成,并集成了RTL、嵌入、IP、Matlab,以及一个DSP系统的硬件。System Generator for DSP是XilinxDSP目标设计平台(Targeted DesignPlatform)的一个关键部分。

Xilinx已转换了自己的业务模型,从水平的FPGA供应商,变成为垂直的应用促进商,在不同的细分市场都有自己的业务。下一阶段是由工具、IP、硅片和套件组成的面向算法的平台。

Xilinx基于FPGA的DSP平台现在可与真实世界的信号相连接,并有与高速数据转换器的接口。数据会以极高速率采样,然后下变频,以简化DSP硬件实现。Hill指出,FPGA通常用于处理接口和下变频的系统,但40%的情况下会与DSP器件一起使用。

一些用户对于使用基于FPGA的DSP存在着一些疑问,如技术的易用性以及设计流程的障碍等,因此在2011年1月,Xilinx买下了AutoESL。双方结合,就是2012年1月的XilinxAutoESL,它使设计者能更容易地快速用FPGA实现DSP系统,并提供了向下一代AutoESL技术的一种更平滑转换,这就是Vivado High-Level Synthesis 2012.2(参考文献7)。随着Vivado设计套件的推出,VivadoHigh-Level Synthesis(高级综合)能够让开发人员将C、C++和System C直接应用于FPGA,而不需要手动创建RTL,从而加快了设计实现。

Hill指出,今天,如果你能用一只DSP做设计,客户就会使用一只DSP;如果设计要求采用两片或三片DSP,则FPGA就极有竞争力。对于高负荷的滤波,FPGA具有优势。FPGA能完成无线、雷达与军用声纳对抗中的上/下变频和数字预校正。医疗影像是另外一个重要领域,如有些CT扫描与拥有256个以上传感器的超声设备。

3 月份,Xilinx 推出了Zynq -7000,宣称在一只器件上集成了“全部可编程的”SoC,它提供ASIC式的性能与功耗、FPGA的灵活性,以及微处理器的编程简便性(图5)。Zynq-7000生态系统包括硬件与软件开发工具,以及操作系统。

DSP的30年

Hill预测说,未来FPGA将是可编程ASSP的基础,后者在某些市场领域上将替代TI公司DaVinci数字多媒体处理器这类器件。

不承认支持DSP算法与架构开发的工具供应商,就无从谈起DSP的历史。要了解这些公司的角色(如技术演化中的MathWorks公司与Synopsys公司),获得DSP分析家对该行业过去、现在和未来的观点,请登录www.edn.com/4394792阅读全文。

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DSP? DSC? FPGA? 可编程ASSP?

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