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發(fā)布日期:2022-10-11 點擊率:900
FPGA是一種可編程的硅芯片,DSP是數(shù)字信號處理,當系統(tǒng)設計人員在項目的架構設計階段就面臨到底采用FPGA還是DSP的重要問題。本文將首先分別介紹FPGA和DSP的特點,然后再從內(nèi)部資源、編程語言、功能多個角度解析兩者的不同。
1、FPGA與DSP的特點
FPAG的結(jié)構特點
片內(nèi)有大量的邏輯門和觸發(fā)器,多為查找表結(jié)構,實現(xiàn)工藝多為SRAM。規(guī)模大,集成度高,處理速度快,執(zhí)行效率高。能完成復雜的時序邏輯設計,且編程靈活,方便,簡單,可多次重復編程。許多FPAG可無限重復編程。利用重新配置可減少硬件的開銷。缺點是:掉電后一般會丟失原有邏輯配置;時序難規(guī)劃;不能處理多事件;不適合條件操作。
DSP的結(jié)構特點
1、 采用數(shù)據(jù)和程序分離的哈佛結(jié)構和改進的哈佛結(jié)構,執(zhí)行指令速度更快。
2、 采用流水線技術,減少每條指令執(zhí)行時間。
3、 片內(nèi)多總線,可同時進行取指及多個數(shù)據(jù)存取操作。
4、 獨立的累加器及加法器,一個周期內(nèi)可同時完成相乘及累加運算。
5、 有DMA通道控制器及串行通信口等,便于數(shù)據(jù)傳送。
6、 有中斷處理器及定時控制器,便于構成小規(guī)模系統(tǒng)。
7、 具有軟硬件等待功能,能與各種存儲器接口。
DSP作為專門的微處理器,主要用于計算,優(yōu)勢是軟件的靈活性。適用于條件進程,特別是復雜的多算法任務。DSP通過匯編或高級語言(如C語言)進行編程,實時實現(xiàn)方案。因此,采用DSP器件的優(yōu)勢在于:軟件更新速度快,極大地提高了系統(tǒng)的可靠性、通用性、可更換性和靈活性。缺點:受到串行指令流的限制;超過幾MHZ的取樣率,一個DSP 僅能完成對數(shù)據(jù)非常簡單的運算;研發(fā)周期長。
2、內(nèi)部資源
FPGA側(cè)重于設計具有某個功能的硬件電路,內(nèi)部資源是VersaTiles(ActelFPGA)之類的微小單元,F(xiàn)PGA的內(nèi)部單元初始在編程前都是使用的是HDL語言實現(xiàn)硬件電路的設計描述。FPGA內(nèi)部的連線資源將這些功能模塊的內(nèi)部和模塊之間的信號連接起來,構成較大的模塊。FPGA可以內(nèi)部實現(xiàn)ALU,加法器,乘法器,累加器,F(xiàn)IFO,SRAM,DDRcontroller,F(xiàn)FT,HDLC,DMA,PWM等等數(shù)字電路,也就說我們要用其實現(xiàn)一個特定的或是通用的硬件功能一個或是多個模塊,這些模塊的各個細節(jié)都要要用HDL來描述設計實現(xiàn)。
目前的FPGA都可以直接內(nèi)嵌諸如ARM7,CoretexM1,Core8051等微處理器,用于FPGA的軟核的,也有的FPGA廠商將一些硬件模塊直接做到FPGA中,這些是FPGA內(nèi)部的硬核。傳統(tǒng)的FPGA都是實現(xiàn)純數(shù)字電路的,業(yè)界只有Actel的FPGA實現(xiàn)了數(shù)模混合的PSC單芯片技術,真正的提升和擴大了FPGA的應用功能和領域。
此外,多數(shù)FPGA都有PLL,DLL之類的鎖相環(huán),Slew可調(diào),Actel的還內(nèi)建了OSC,RTC,Powermanager之類的硬件單元,甚至Actel的Fusion系列還內(nèi)建了600kbps的12bit的ADC以及MOSFETDriver之類模擬接口,內(nèi)部有UserFlashMemeory,F(xiàn)lashROM等資源可以實現(xiàn)真正的PSC,Bootloader之類的功能。
DSP主要是算法處理,內(nèi)部資源主要是乘法器,加法器之類的資源,有SPI接口,UART接口,接受一定的指令集,內(nèi)部的資源基本上都是現(xiàn)成的,需要客戶的需要而重新配置,方便于客戶的使用,但是相對來講其功能是有局限性的,所以主要用于某些特定的領域。DSP也有內(nèi)嵌的鎖相環(huán),計數(shù)器,Baudrate發(fā)生器,有的DSP也有ADC模擬接口。
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