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類型分類:
科普知識
數(shù)據(jù)分類:
FPGA

一文了解FPGA與DSP的區(qū)別、特點(diǎn)及用途

發(fā)布日期:2022-10-11 點(diǎn)擊率:944

  FPGA是一種可編程的硅芯片,DSP是數(shù)字信號處理,當(dāng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在項(xiàng)目的架構(gòu)設(shè)計(jì)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(diǎn),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。

FPGA與DSP的區(qū)別

  1、FPGA與DSP的特點(diǎn)

  FPAG的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

  片內(nèi)有大量的邏輯門和觸發(fā)器,多為查找表結(jié)構(gòu),實(shí)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(fù)雜的時(shí)序邏輯設(shè)計(jì),且編程靈活,方便,簡單,可多次重復(fù)編程。許多FPAG可無限重復(fù)編程。利用重新配置可減少硬件的開銷。缺點(diǎn)是:掉電后一般會丟失原有邏輯配置;時(shí)序難規(guī)劃;不能處理多事件;不適合條件操作。

  DSP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

  1、 采用數(shù)據(jù)和程序分離的哈佛結(jié)構(gòu)和改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu),執(zhí)行指令速度更快。

  2、 采用流水線技術(shù),減少每條指令執(zhí)行時(shí)間。

  3、 片內(nèi)多總線,可同時(shí)進(jìn)行取指及多個數(shù)據(jù)存取操作。

  4、 獨(dú)立的累加器及加法器,一個周期內(nèi)可同時(shí)完成相乘及累加運(yùn)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(shí)控制器,便于構(gòu)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(jì)算,優(yōu)勢是軟件的靈活性。適用于條件進(jìn)程,特別是復(fù)雜的多算法任務(wù)。DSP通過匯編或高級語言(如C語言)進(jìn)行編程,實(shí)時(shí)實(shí)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(diǎn):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(yùn)算;研發(fā)周期長。

  2、內(nèi)部資源

  FPGA側(cè)重于設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)硬件電路的設(shè)計(jì)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(gòu)成較大的模塊。FPGA可以內(nèi)部實(shí)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(shí)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(xì)節(jié)都要要用HDL來描述設(shè)計(jì)實(shí)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(shí)現(xiàn)純數(shù)字電路的,業(yè)界只有Actel的FPGA實(shí)現(xiàn)了數(shù)模混合的PSC單芯片技術(shù),真正的提升和擴(kuò)大了FPGA的應(yīng)用功能和領(lǐng)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(shí)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(lǐng)域。DSP也有內(nèi)嵌的鎖相環(huán),計(jì)數(shù)器,Baudrate發(fā)生器,有的DSP也有ADC模擬接口。

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