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Spartan-3 FPGA实现的DSP嵌入系统及其在在平板显示器中的应用
发布时间:2017-03-23 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]-
2.2 Spartan-3独特的器件结构
Spartan-3系列的结构可由5个基本的可编程功能模块组成，分别是可配置逻辑模块(CLB)，输入/输出模块(IOB)、BlockRAM、乘法器模块和数字时钟管理器(DCM)。这些 小模块的组成如图2所示。一系列IOB模块沿芯片的边沿分布，围绕着一组按规则排列的CLB模块。如XC3S50型只有一个按列排列的BlockRAM嵌在阵列中，XC3S200型到XC3S2000小型有两个按列排列的BlockRAM，而XC3S4000和XC3S5000有4个BlockRAM。每个列状BLockRAM是由几个18kbRAM模块电感器生产组成，每个模块与专用乘法器有受.。DCM放在BLockR电感厂家AM的外端。
由上所见， FPGA解决方案的可编程特性降低了新系统设计的内在开发风险。由于拥有诸如多个I/O槽、片上数字时钟管理器、以及大量的Block存储器和分布式存储器等其它功能，Spartan-3也可以高效实现许多控制/胶合逻辑功能，有效减小了系统的尺寸、复杂度和成本。2.3 Spartan-3 FPGA来实现的DSP嵌入系统
Spartan-3设备以最低成本提供高密度的FPGA，这使得它们非常适合于数量大、注重成本、以DSP为核心的应用程序。
其嵌入式18×18乘法器(最多104个)、每秒最多3300亿次乘法和累加运算(MAC/s)、优秀的高速DSP功能的并行实现能力、灵活的串联架构，可实现成本/功能需求的最佳组合，见图3(a)所示最大的DSP成本/性能灵活性。
预验证的DSP算法和核心，即滤波器、检波、变换、算法、FEC、相关器。而Spartan-3 FPGA 在高性能DSP应用中，有各种不同FIR滤波器技术的适用情况，而FIR滤波器的算法为：
公式中n个系数与n个相应的数据采样相乘，再对内积求和产生单个结果。系数数值将确定滤波器的低通/高通/带通特性，可以利用不同的架构和不同的方法来实现滤波器的功能。
由此可以说，因为FPGA是极高并行度的信号处理引擎，能够满足算法复杂度不断增加的应用要求，通过并行方式提供极高性能的插件电感信号处理能力。Xilinx的XtremeDSP模块，如图3(b)所示叠层片式电感器，使得Sparten3系列FPGA可以为高性能的数字信号处理提供理想的解决方案，达到传统上由ASIC或ASSP完成的高性能信号处理能力。可以针对数字通信和视频图象处理等应用开发高性能的DSP引擎，也可在可编程DSP系统中作为预处理器或协处理器等。
由于嵌入式18×18乘法器(最多104个)适应DSP应用中的众多的功能。提高了操作数输入、中间积和累加器输出的可编程流水线操作。在复杂算法的数字处理系统中，系统要求的不断提高和集成规模的不断扩大，使得系统结构在设计的开始阶段是不明确的，不可能直接用RTL(寄存器转移级)设计方法进行描述，所以将系统集成到数字芯片中。
采用数字技术对复杂算法进行硬件实现时，首先遇到的问题是在结构上并没有预先的规定，因此需要首先对算法建模和仿真进行优化。与基于RTL针对结构清晰的设计方法不同，算法设计把焦点从针对结构的细节转移到对设计的整体要求和行为，在最高的算法层次上考虑如何进行设计，对系统的行为描述定义了设计要执行的算法，不涉及或很少涉及实现细节，因此行为描述比RTL描述要简洁的多。
图3(c)为易用的DSP设计流程所示， 糸统产生器的DSP设计环境，包含了系统数学建模、算法优化和改进、设计校验和诊断及HDL产生和仿真等。而综合DSP设计服务包括DSP设计等级、现埸工程服务。
3、Spartan-3系列器件在平板显示器中的应用由于低成本插件电感和全功能的结合Spartan-3系列器件特别适合用于实现各种数字消费类系统。使Spartan3器件在平板显示器市场应用中极具吸引力，即Spadan-3器件得到广泛应用的一个市场就是平板显示器(FPD)市场，它是新潮流，值以此为例介绍。
首先要说明的是平板显示器是新型消费类电视中增长最快的部分，其市场上有三种平板显示器，即LCD、等离子和投影电视(DLP)。
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