DOC《简述FPGA 和DSP的优缺点及使用场合。》

简述FPGA 和DSP的优缺点及使用场合.

DSP的结构特点是: 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. 采用流水线技术,减少每条指令执行时间. 片内多总线,可同时进行取指及多个数据存取操作. 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. 有DMA通道控制器及串行通信口等,便于数据传送. 有中断处理器及定时控制器,便于构成小规模系统. 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. DSP使用场合是:(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的结构特点是: 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 FPAG使用场合:(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. 简述DSP总体设计步骤:(实时数字信号处理系统的设计):

1、总体方案设计,包括明确设计任务,给出设计任务书,并将其转化为量化的技术指标,确定最佳算法及参数,系统软硬件折衷,器件选型.

2、软件设计(开发DSP软件): (1)使用汇编语言、C语言或两者的混合来编写程序,并编译生成目标文件;

(2)将目标文件送入链接器进行连接,得可执行文件;

(3)将可执行文件调入调试器,进行调试,检查运行结果,正确则继续,否则返回(1);

(4)进行代码转换,将代码写入存储器,脱离仿真运行程度,检查结果,正确则继续,否则返回(3);

(5)软件测试,结果合格则软件调试完毕,否则返回(1).

3、硬件设计:硬件设计说明书;

硬件原理图设计、PCB设计;

硬件调试;

(1)设计硬件实现方案;

(2)进行器件选型;

(3)原理图设计 (4)PCB设计 (5)硬件调试

4、系统集成:将软硬件结合起来,组装样机,系统测试,合格,则设计完毕,否则,一般采用修改软件方法.如果无法解决问题,则必须调整硬件,此时问题严重. 高速数据采集系统布局、接地、电源去耦要遵循什么原则? 采用多层PCB板,大面积地线与大面积电源线对ADC转换有利;

模拟地与数字地分离,最后就近接于平面地;

用1~20ЧF电解电容和0.01~0.1ЧF无极性电容对每组电源分别去耦,去耦元件尽可能接在靠近ADC器件处,模拟电源去耦要先接到模拟地线点,数字电源去耦要先接到数字地线点;

模拟电源与数字电源分开供电,如采用单一电源,也应在进入电路板处分离出来,并分别加以去耦;