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#dsp的前沿技术#全面解析FPGA与DSP，两者区别竟然这么大
发表时间： 14:23:04文章来源：
FPGA是一种可编程的硅芯片，DSP是数字旌旗灯号处置，当系统设计人员在项目标架构设计阶段就面对到底采用FPGA仍是DSP的主要问题。本文将起首别离介绍FPGA和DSP的特点，然后再从内部资本、编程说话、功能多个角度解析两者的分歧。1、FPGA与DSP的特点FPAG的布局特点:片内有大量的逻辑门和触发器，多为查找表布局，实现工艺多为SRAM。规模大，集成度高，处置速度快，执行效率高。能完成复杂的时序逻辑设计，且编程灵 活，便利，简单，可多次反复编程。很多FPAG可无限反复编程。操纵从头设置装备摆设可削减硬件的开销。错误谬误是：掉电后一般会丢失原有逻辑设置装备摆设；时序难规划；不克不及 处置多事务；不适合前提操作。DSP的布局特点1、 采用数据和法式分手的哈佛布局和改良的哈佛布局，执行指令速度更快。2、 采用流水线手艺，削减每条指令执行时候。3、 片内多总线，可同时进行取指及多个数据存取操作。4、 自力的累加器及加法器，一个周期内可同时完成相乘及累加运算。5、 有DMA通道节制器及串行通信口等，便于数据传送。6、 有间断处置器及按时节制器，便于组成小规模系统。7、 具有软硬件期待功能，能与各类存储器接口。 DSP作为专门的微处置器，首要用于计较，优势是软件的矫捷性。合用于前提历程，出格是复杂的多算法使命。DSP经由过程汇编或高级说话（如C说话）进行编 程，及时实现方案。是以，采用DSP器件的优势在于：软件更新速度快，极大地提高了系统的靠得住性、通用性、可改换性和矫捷性。错误谬误：受到串行指令流的限 制；跨越几MHZ的取样率，一个DSP 仅能完成对数据很是简单的运算；研发周期长。 2、内部资本FPGA偏重于设计具有某个功能的硬件电路，内部资本是VersaTIles（ActelFPGA）之类的细小单位，FPGA的内部单位初始在编程前都是 利用的是HDL说话实现硬件电路的设计描述。FPGA内部的连线资本将这些功能模块的内部和模块之间的旌旗灯号毗连起来，组成较大的模块。FPGA可以内部实现ALU，加法器，乘法器，累加器，FIFO，SRAM，DDRcontroller，FFT，HDLC，DMA，PWM等等数字电路，也就说我们要用其 实现一个特定的或是通用的硬件功能一个或是多个模块，这些模块的各个细节都要要用HDL来描述设计实现。 今朝的FPGA都可以直接内嵌诸如ARM7，CoretexM1，Core8051等微处置器，用于FPGA的软核的，也有的FPGA厂商将一些硬件模块 直接做到FPGA中，这些是FPGA内部的硬核。传统的FPGA都是实现纯数字电路的，业界只有Actel的FPGA实现了数模夹杂的PSC单芯片手艺， 真正的晋升和扩大了FPGA的应用功能和范畴。 此外，大都FPGA都有PLL，DLL之类的锁相环，Slew可调，Actel的还内建了OSC，RTC，Powermanager之类的硬件单位，甚至 Actel的Fusion系列还内建了600kbps的12bit的ADC以及MOSFETDriver之类模拟接口，内部有 UserFlashMemeory，FlashROM等资本可以实现真正的PSC，Bootloader之类的功能。 DSP首要是算法处置，内部资本首要是乘法器，加法器之类的资本，有SPI接口，UART接口，接管必然的指令集，内部的资本根基上都是现成的，需要客户 的需要而从头设置装备摆设，便利于客户的利用，可是相对来讲其功能是有局限性的，所以首要用于某些特定的范畴。DSP也有内嵌的锁相环，计数器，Baudrate 发生器，有的DSP也有ADC模拟接口。 3、编程说话FPGA首要利用HDL，包罗VHDl，Verilog，还稀有模夹杂的描述说话Verilog-AMS等。（课程保举：FPGA培训） DSP利用C，汇编说话编程。（课程保举：C6000 DSP培训） 4、功能角度FPGA遍及用于实现数字电路模块，根基上能实现所有的数字电路，传统的数字功能模块，以及客户产物特定需求的数字处置模块。FPGA的IO桥接种类繁 多，分歧种类的级此外FPGA撑持的IO尺度和和谈都不尽不异，可是这些IO的驱动能力或是电压都是可编程设置装备摆设的。任何数字功能电路的实现，高速旌旗灯号的处 理，节制范畴的旌旗灯号处置，桥转换和谈的实现，Actel的Fusion还能用于电流/电压检测，温度的检测，MOSFETdriver，电源办理，其怪异 的Flash工艺手艺可以依靠电池供电工作，和掉电及时保留数据，超低功耗，多种工作模式（StaTIc，Sleepmode），尤其IGLOO芯片的功 能在Sleepmode下功耗只有5uW。如许的功耗用于手机，GPS之类的移脱手持设备中能阐扬更大的功能应用。 除此之外，用FPGA实现ASIC的前期的设计验证，FPGA实现DSP的功能，实现CPU的功能，MCU的功能，内存节制器，用于工业的 PWM，SVPWM，Clarke，Park的正逆变换的实现，VGA节制，数据的编解码，解复用，高达上Gbps的旌旗灯号的处置，和谈的转换实现等等等等 功能，都是DSP难以胜任的。DSP内部有良多现成的硬件模块和接口以及节制器，可是需要软件编程设定，可以实现PWM节制，接口节制，UART接口，SPI接口等功能。可是因为受指 令集的时钟周期的限制，DSP不克不及处置太高的旌旗灯号，至于说上Gbps的旌旗灯号，LVDS之类的旌旗灯号就很难以涉及了。所以响应的应用范畴会有所限制。可是分歧 的范畴客户的设计方案分歧，考虑的偏重点分歧，有些范畴设计者也是快乐喜爱利用DSP的，诸如算法实现，和谈的处置等等若是换作FPGA来处置那就得不偿失。 5、合用的场所DSP合用于系统较低取样速度、低数据率、多前提操作、处置复杂的多算法使命、利用C说话编程、系统利用浮点。）适合于较低采样速度下多前提历程、出格是复杂的多算法使命。 FPAG合用于系统高速取样速度（≥几MHZ）、高数据率、框图体例编程、处置使命固定或反复、利用定点。） 适合于高速采样频率下，出格是使命比力固定或反复的环境以及试制样机、系统开辟的场所。全面解析FPGA与DSP，两者区别竟然这么大-可编程逻辑
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PGA是一种可编程的硅芯片，是数字信号处理，当系统设计人员在项目的架构设计阶段就面临到底采用还是DSP的重要问题。本文将首先分别介绍FPGA和DSP的特点，然后再从内部资源、编程语言、功能多个角度解析两者的不同。
1、FPGA与DSP的特点
FPAG的结构特点
片内有大量的逻辑门和触发器，多为查找表结构，实现工艺多为SRAM。规模大，集成度高，处理速度快，执行效率高。能完成复杂的时序逻辑设计，且编程灵活，方便，简单，可多次重复编程。许多FPAG可无限重复编程。利用重新配置可减少硬件的开销。缺点是：掉电后一般会丢失原有逻辑配置；时序难规划；不能处理多事件；不适合条件操作。
DSP的结构特点
1、 采用数据和程序分离的哈佛结构和改进的哈佛结构，执行指令速度更快。
2、 采用流水线技术，减少每条指令执行时间。
3、 片内多总线，可同时进行取指及多个数据存取操作。
4、 独立的累加器及加法器，一个周期内可同时完成相乘及累加运算。
5、 有DMA通道控制器及串行通信口等，便于数据传送。
6、 有中断处理器及定时控制器，便于构成小规模系统。
7、 具有软硬件等待功能，能与各种存储器接口。
DSP作为专门的微处理器，主要用于计算，优势是软件的灵活性。适用于条件进程，特别是复杂的多算法任务。DSP通过汇编或高级语言（如C语言）进行编程，实时实现方案。因此，采用DSP器件的优势在于：软件更新速度快，极大地提高了系统的可靠性、通用性、可更换性和灵活性。缺点：受到串行指令流的限制；超过几MHZ的取样率，一个DSP 仅能完成对数据非常简单的运算；研发周期长。
2、内部资源
FPGA侧重于设计具有某个功能的硬件电路，内部资源是VersaTIles（ActelFPGA）之类的微小单元，FPGA的内部单元初始在编程前都是使用的是HDL语言实现硬件电路的设计描述。FPGA内部的连线资源将这些功能?？榈哪诓亢湍？橹?涞男藕帕?悠鹄?，构成较大的?？?。FPGA可以内部实现ALU，加法器，乘法器，累加器，FIFO，SRAM，DDRcontroller，FFT，HDLC，DMA，PWM等等数字电路，也就说我们要用其实现一个特定的或是通用的硬件功能一个或是多个?？?，这些?？榈母鞲鱿附诙家??肏DL来描述设计实现。
目前的FPGA都可以直接内嵌诸如ARM7，CoretexM1，Core8051等微处理器，用于FPGA的软核的，也有的FPGA厂商将一些硬件?？橹苯幼龅紽PGA中，这些是FPGA内部的硬核。传统的FPGA都是实现纯数字电路的，业界只有Actel的FPGA实现了数?；旌系腜SC单芯片技术，真正的提升和扩大了FPGA的应用功能和领域。
此外，多数FPGA都有PLL，DLL之类的锁相环，Slew可调，Actel的还内建了OSC，RTC，Powermanager之类的硬件单元，甚至Actel的Fusion系列还内建了600kbps的12bit的ADC以及MOSFETDriver之类模拟接口，内部有UserFlashMemeory，FlashROM等资源可以实现真正的PSC，Bootloader之类的功能。
DSP主要是算法处理，内部资源主要是乘法器，加法器之类的资源，有SPI接口，接口，接受一定的指令集，内部的资源基本上都是现成的，需要客户的需要而重新配置，方便于客户的使用，但是相对来讲其功能是有局限性的，所以主要用于某些特定的领域。DSP也有内嵌的锁相环，计数器，Baudrate发生器，有的DSP也有ADC模拟接口。
3、编程语言
FPGA主要使用HDL，包括VHDl，Verilog，还有数?；旌系拿枋鲇镅訴erilog-AMS等。（课程推荐：FPGA培训）
DSP使用C，汇编语言编程。（课程推荐：C6000 DSP培训）
4、功能角度
FPGA普遍用于实现数字电路?？?，基本上能实现所有的数字电路，传统的数字功能?？?，以及客户产品特定需求的数字处理?？?。FPGA的IO桥接种类繁多，不同种类的级别的FPGA支持的IO标准和协议都不尽相同，但是这些IO的驱动能力或是电压都是可编程配置的。任何数字功能电路的实现，高速信号的处理，控制领域的信号处理，桥转换协议的实现，Actel的Fusion还能用于电流/电压检测，温度的检测，MOSFETdriver，电源管理，其独特的Flash工艺技术可以依靠电池供电工作，和掉电实时保存数据，超低功耗，多种工作模式（StaTIc，Sleepmode），尤其IGLOO芯片的功能在Sleepmode下功耗只有5uW。这样的功耗用于手机，GPS之类的移动手持设备中能发挥更大的功能应用。
除此之外，用FPGA实现ASIC的前期的设计验证，FPGA实现DSP的功能，实现CPU的功能，MCU的功能，内存控制器，用于工业的PWM，SVPWM，Clarke，Park的正逆变换的实现，VGA控制，数据的编解码，解复用，高达上Gbps的信号的处理，协议的转换实现等等等等功能，都是DSP难以胜任的。
DSP内部有很多现成的硬件?？楹徒涌谝约翱刂破?，但是需要软件编程设定，可以实现PWM控制，接口控制，UART接口，SPI接口等功能。但是由于受指令集的时钟周期的限制，DSP不能处理太高的信号，至于说上Gbps的信号，LVDS之类的信号就很难以涉及了。所以相应的应用领域会有所限制。但是不同的领域客户的设计方案不同，考虑的侧重点不同，有些领域设计者也是爱好使用DSP的，诸如算法实现，协议的处理等等如果换作FPGA来处理那就得不偿失。
5、适用的场合
DSP适用于系统较低取样速率、低数据率、多条件操作、处理复杂的多算法任务、使用C语言编程、系统使用浮点。）适合于较低采样速率下多条件进程、特别是复杂的多算法任务。
FPAG适用于系统高速取样速率（&几MHZ）、高数据率、框图方式编程、处理任务固定或重复、使用定点。） 适合于高速采样频率下，特别是任务比较固定或重复的情况以及试制样机、系统开发的场合。
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从DSP,单片机,8086,ARM,FPGA的学习中得到的想法
我是一位电子类专业的本科生,也是中国首家物联网工程学院的学生,我骄傲!学好专业知识是必须的,要对自己负责,要对老师和学术尊重,要对国家和社会的培养加以回报。
所以,我以认真的态度完成这次作业,就DSP芯片(以TMS320C54X为例),80C51单片机与8086微处理器,ARM嵌入式系统,FPGA的比较,详细谈谈我通过学习相关知识后的理解,并粗略谈谈从上节课您的谈话我得到的想法。
DSP呢,是Digital Signal Processing 的英文缩写,译为“数字信号处理”。书上对DSP 的定义是:“DSP是一种适合于进行实时数字信号处理的微处理器。通过配置硬件和编程,实现所要求的数字信号处理任务。”其工作原理是:接收模拟信号,转换为0或1的数字信号,再对数字信号进行修改、删除、强化,并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。上学期学过了一门潘老师教的课,也叫“数字信号处理”,很开心哈哈~~~与上学期的“数字信号处理”课不同的是,对于数字信号的处理(如上学期的实验:用Matlab 对一段语音信号的滤波处理),再也不用在Matlab上编程后进行滤波了,可以通过DSP芯片直接对图片啊,声音啊,甚至于大码率的视频信号啊进行处理了,速度又快,而且运算精度又高。可以说,DSP这门课,更接近于实际。
80C51单片机呢,书上的定义是:“在单片芯片上集成了运算器,存储器,控制器和I/O 口的设备。”单片机侧重于控制方面,价格较底,入门容易,可靠性高,实用性好。学院里很多小伙伴们的项目都用的是80C51单片机的开发板,我自己也在淘宝上买了一个玩玩呢。
8086微处理器呢,是Intel公司于1978年推出的16为微处理器。是一代经典微处理器的代表啊,在单片机出现之前得到普及应用(主要是应用在计算机内)。单片机出来之后, 8086微处理器就渐渐暗淡了。
ARM嵌入式系统呢,源于微型计算机,是嵌入到对象体系中,是实现嵌入对象智能化的计算机。
FPGA呢,是英文FieldProgrammableGateArray(现场可编程门阵列)的缩写,它是在PAL、GAL、PLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物,是专用集成电路(ASIC)中集成度最高的一种。
TMS320C54X与80C51单片机有很多区别,最明显的区别就在于存储结构上。80C51单片机采用冯*诺依曼(Von Neumann)结构,特点呢就是只有一个存储器空间,一套地址总线和一套数据总线。取指令和取操作数都是通过一条总线分时复用的。当高速运算时,不但不能同时取指令和取操作数,而且还会造成传输通道的瓶颈现象。TMS320C54X采取哈佛(Havard)结构,其芯片内部程序空间和数据空间是分开的,允许同时取指和取操作数,还允许程序空间和数据空间之间相互传送数据。
TMS320C54X在硬件配置上玩爆80C51单片机和8086微处理器。TMS320C54X芯片内部具有串行口,主机接口(HPI),DMA控制器,软件控制的等待状态产生器等,可以说呢
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