DSP与FPGA实时信号处理系统介绍
基于DSP+FPGA的实时信号采集系统设计与实现
基于DSP+FPGA的实时信号采集系统设计与实现周新淳【摘要】为了提高对实时信号采集的准确性和无偏性,提出一种基于DSP+FPGA 的实时信号采集系统设计方案.系统采用4个换能器基阵并联组成信号采集阵列单元,对采集的原始信号通过模拟信号预处理机进行放大滤波处理,采用TMS32010DSP芯片作为信号处理器核心芯片实现实时信号采集和处理,包括信号频谱分析和目标信息模拟,由DSP控制D/A转换器进行数/模转换,通过FPGA实现数据存储,在PC机上实时显示采样数据和DSP处理结果;通过仿真实验进行性能测试,结果表明,该信号采集系统能有效实现实时信号采集和处理,抗干扰能力较强.%In order to improve the accuracy and bias of real-time signal acquisition,a real-time signal acquisition system based on DSP +-FPGA is proposed.The system adopts 4 transducer array to build parallel array signal acquisition unit,the original signal acquisition amplification filtering through analog signal pretreatment,using TMS32010DSP chip as the core of signal processor chip to realize real-time signal acquisition andprocessing,including the signal spectrum analysis and target information simulation,controlled by DSP D/A converter DAC,through the realization of FPGA data storage,real-time display on the PC and DSP sampling data processing results.The performance of the system is tested by simulation.The results show that the signal acquisition system can effectively realize the real-time signal acquisition and processing,the anti-interference ability is strong.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2017(025)008【总页数】4页(P210-213)【关键词】DSP;FPGA;信号采集;系统设计【作者】周新淳【作者单位】宝鸡文理学院物理与光电技术学院,陕西宝鸡721016【正文语种】中文【中图分类】TN911实时信号采集是实现信号处理和数据分析的第一步，通过对信号发生源的实时信号采集，在军事和民用方面都具有广泛的用途。
基于FPGA+DSP的实时图像处理系统设计与实现
万方数据万方数据·１１０·微处理机２０１０年（ＤＰＲＡＭ）。
虽然Ｃ６４１６片内集成了高达８Ｍ位的片内高速缓存，但考虑到图像处理算法必涉及到对前后几帧图像进行处理，为保证系统运行时存储容量不会成为整个系统的性能瓶颈（ｃｈｏｋｅｐｏｉｎｔ），在ＤＳＰ模块中额外扩展存储空间。
由于ＥＭＩＦＡ口的数据宽度更大，因此系统在ＥＭＩＦＡ的ＣＥｌ空间内扩展了两片总共１２８Ｍ位的同步存储器。
Ｃ６４１６的引导方式有三种，分别是：不加载，ＣＰＵ直接开始执行地址０处的存储器中的指令；ＲＯＭ加载，位于ＥＭＩＦＢＣＥｌ空间的ＲＯＭ中的程序首选通过ＥＤＭＡ被搬人地址Ｏ处，ＲＯＭ加载只支持８位的ＲＯＭ加载；主机加载，外部主机通过主机接口初始化ＣＰＵ的存储空间，包括片内配置寄存器。
本系统采用的是ＲＯＭ加载方式。
Ｃ６４１６片内有三个多通道缓冲串口，经ＤＳＰ处理的最终结果将通过ＤＳＰ的多通道缓冲串口传送至ＦＰＧＡ。
３．４图像输出模块该模块的功能是将ＤＳＰ处理后的图像数据进行数模转换，并与字符信号合成后形成ＶＧＡ格式的视频信号。
这里选用的数模转换芯片为ＡＤＶ７１２５。
这是ＡＤＩ公司生产的一款三通道（每通道８位）视频数模转换器，其最大数据吞吐率３３０ＭＳＰＳ，输出信图２原始图像图３ＦＰＧＡ图像增强结果５结论实时图像处理系统以ＤＳＰ和ＦＰＧＡ为基本结构，并在此结构的基础上进行了优化，增加了视频输入通路。
同时所有的数据交换都通过了ＦＰＧＡ，后期的调试过程证明这样做使得调试非常方便，既可以监视数据的交换又方便修正前期设计的错误。
整个系统结构简单，各个模块功能清晰明了。
经后期大量的系统仿真验证：系统稳定性高，处理速度快，能满足设计要求。
号兼容ＲＳ一３４３Ａ／ＲＳ一１７０。
由ＦＰＧＡ产生的数字视频信号分别进入到ＡＤＶ７１２５的三个数据通道，经数模转换后输出模拟视频信号并与原来的同步信号、消隐信号叠加后便可以在显示器上显示处理的结果了。
DSP+FPGA架构
1. DSP的特点DSP作为可编程超大规模集成电路(VLSD)器件，是通过可下载的软件或固件来实现扩展算法和数字信号处理功能的，其最典型的用途是实现数字图像处理算法。
在硬件上，DSP最基本的构造单元是被称为MAC的乘加器。
它通常被集成在数据通道中，这使得指令周期时间可以跟硬件的算术周期时间相同。
DSP芯片丰富的片内资源，大容量的SRAM作为系统的高速缓存，高达64位的数据总线使系统具有很高带宽等。
在片外支持大容量存储器，图像处理中往往有大量数据需要处理，这就要求系统具有大容量的存储器，实时处理图像时要求存储器有很高的存取速度，在这一点上DSP实现了与目前流行的SDRAM、SBSRAM等高速大容量存储器的无缝连接，同时还支持SRAM、FIFO 等各种类型的存储器。
为满足便携式器件无电保存数据的要求，DSP芯片还提供了诸闪速存储器、铁电存储器等的无缝接口。
当前，大多数的DSP芯片采用改进的哈佛结构，即数据总线和地址总线相互分离，使得处理指令和数据可以同时进行，提高了处理效率。
另外还采用了流水线技术，将取指、取操作数、执指等步骤的指令时间可以重叠起来，大大提高运算速度。
1.1. 修正的哈佛结构DSP芯片采用修正的哈佛结构(Havardstructure)，其特点是：1) 程序和数据具有独立的存储空间、程序总线和数据总线，非常适合实时的数字信号处理。
2) 同时，这种结构使指令存储在高速缓存器中(Cache)，节约了从存储器中读取指令的时间，提高了运行速度。
1.2. 专用的乘法器一般的算术逻辑单元ALU(Arithmetic and Logic Unit)的乘法(或除法)运算由加法和移位实现，运算速度较慢。
DSP设置了专用的硬件乘法器、多数能在半个指令周期内完成乘法运算，速度已达每秒数千万次乃至数十亿次定点运算或浮点运算，非常适用于高度密集、重复运算及大数据流量的信号处理。
1.3. 特殊的指令设置DSP在指令系统中设置了“循环寻址”(Circular addressing)及“位倒序”(bit—reversed)等特殊指令，使寻址、排序及运算速度大大提高。
FPGA+DSP的图像处理系统
DSP的发展和趋势
– ADI的DSP具有出色的浮点处理能力，多用于雷
达/声纳等信号处理；独特的多DSP互联能力被
称为“多DSP系统的实现标准”
– TI公司的DSP则更注重单片的处理能力，在民用
高端DSP市场占有很大份额
DAC器件技术发展趋势
①高速、高精度、低功耗；
②多功能集成，如增加滤波器；
③接口电平采用高速协议：LVDS、DDR等技术。
RAM、FIFO技术
• 同步技术、双沿和多沿传输技术应用广泛
• 静态存储器：
– SBSRAM、ZBTSRAM等同步SRAM，时钟频率可 以高达200 MHz以上。 – QDR SRAM，在一个时钟周期内传输4个数据
TigerSHARC DMA Controller
I/O Processor INTERNAL BUS
128-bit DATA 32-bit ADDR
Bus Interface Unit IFIFO OBUF OFIFO DMA Controller
Data Address
Control
DMAR
SOC Bus Interface
USB特点:
• 连接灵活
等；
②缓冲和存储电路，RAM、FIFO等；
③逻辑控制和协处理器，CPLD和FPGA； ④通信接口电路，高速串行通信（光纤/LVDS）
模拟信号数字信号的转换电路
• ADC – Analog Digital Convertor
• DAC – Digital Analog Convertor
ADC器件
ADC器件发展趋势
一文带你了解CPLD、FPGA、DSP之间的区别与联系
一文带你了解CPLD、FPGA、DSP之间的区别与联系ARM（Advanced RISC Machines）是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。
ARM也是单片机。
ARM 架构是面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器，基本是32位单片机的行业标准，它提供一系列内核、体系扩展、微处理器和系统芯片方案，四个功能模块可供生产厂商根据不同用户的要求来配置生产。
由于所有产品均采用一个通用的软件体系，所以相同的软件可在所有产品中运行。
目前ARM在手持设备市场占有90以上的份额，可以有效地缩短应用程序开发与测试的时间，也降低了研发费用。
DSP（digital singnal processor）是一种独特的微处理器，有自己的完整指令系统，是以数字信号来处理大量信息的器件。
一个数字信号处理器在一块不大的芯片内包括有控制单元、运算单元、各种寄存器以及一定数量的存储单元等等，在其外围还可以连接若干存储器，并可以与一定数量的外部设备互相通信，有软、硬件的全面功能，本身就是一个微型计算机。
DSP采用的是哈佛设计，即数据总线和地址总线分开，使程序和数据分别存储在两个分开的空间，允许取指令和执行指令完全重叠。
也就是说在执行上一条指令的同时就可取出下一条指令，并进行译码，这大大的提高了微处理器的速度。
另外还允许在程序空间和数据空间之间进行传输，因为增加了器件的灵活性。
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。
它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。
它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。
由于它运算能力很强，速度很快，体积很小，而且采用软件编程具有高度的灵活性，因此为从事各种复杂的应用。
名词解释DSP,FPGA,CPLD,RAM,PLL,SOC,SOPC,DDS
名词解释1．DSPDSP数字信号处理(Digital Signal Processing，简称DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。
DSP（digital signal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。
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。
它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。
它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。
2．FPGA是英文Field－Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。
它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
目前以硬件描述语言（Verilog 或VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至FPGA 上进行测试，是现代IC 设计验证的技术主流。
这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路（比如AND、OR、XOR、NOT）或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。
在大多数的FPGA里面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器（Flip－flop）或者其他更加完整的记忆块。
3.CPLDCPLD(Complex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。
是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。
其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆（“在系统”编程）将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。
数字电路设计方案中DSP与FPGA的比较与选择
数字电路设计方案中DSP与FPGA的比较与选择数字信号处理技术和大规模集成电路技术的迅猛发展,为我们设计数字电路提供了新思路和新方法。
当前数字系统设计正朝着速度快、容量大、体积小、重量轻的方向发展。
DSP和FPGA 技术的发展使这一趋势成为可能和必然。
和计算机一样,数字信号处理的理论从60年代崛起以来,到80年代DSP产生,它飞速发展改变了信号处理的面貌。
今天DSP已广泛应用在语音、图像、通讯、雷达、电子对抗、仪器仪表等各个领域。
DSP起了十分关键的作用,成为数字电路设计的主要方法。
二十世纪80年代以来,一类先进的门阵列——FPGA的出现,产生了另一种数字电路设计方法,具有十分良好的应用前景。
基于FPGA的数字电路设计方式在可靠性、体积、成本上的优势是巨大的。
除了上述两种方案,还有DSP+FPGA方案,以及选择内部嵌入DSP模块的FPGA实现系统的方案。
1 DSP和FPGA的结构特点1.1 DSP的结构特点DSP是一种具有特殊结构的微处理器。
DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构,具有专门的硬件乘法器,广泛采用流水线操作,提供特殊的DSP 指令,可以用来快速地实现各种数字信号处理算法。
根据数字信号处理的要求,DSP芯片一般具有如下的一些主要特点:(1)在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法;(2)程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器,每个存储器独立编址,可以同时访问指令和数据;(3)片内具有快速RAM,通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问;(4)具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持;(5)快速的中断处理和硬件I/O支持;(6)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器;(7)可以并行执行多个操作;(8)支持流水线操作,使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
1.2 FPGA的结构特点FPGA的结构是由基于半定制门阵列的设计思想而得到的。
从本质上讲,FPGA是一种比半定制还方便的ASIC(Application Specific Integrated Circuit 专用集成电路)设计技术。
FPGA+DSP的高速AD采集处理开发详解
FPGA+DSP的⾼速AD采集处理开发详解⼀、案例说明1. Kintex-7 FPGA使⽤SRIO IP核作为Initiator，通过AD9613模块采集AD数据。
AD9613采样率为250MSPS，双通道12bit，12bit按照16bit发送，因此数据量为16bit * 2 * 250M = 8Gbps；2. AD数据通过SRIO由Kintex-7发送到C6678 DSP(Target)的0x0C3F0000~0x0C3F7FFF的地址空间，数据量为32KByte，使⽤SWRITE⽅式，期间每传16KByte数据后就发送⼀个DOORBELL信息，让C6678做乒乓处理。
Kintex-7通过SRIO与C6678连接，共4个lane，每个lane的通信速率为5Gbps，数据有效带宽为20Gbps * 80% = 16Gbps；3. 采集到的AD数据可分别通过Xilinx Vivado和TI CCS软件查看波形，并在C6678做FFT处理。
此开发案例基于创龙Kintex-7+C6678评估板TL6678F-EasyEVM进⾏。
⼆、案例框图三、案例演⽰硬件连接：将创龙AD9613⾼速AD模块TL9613/9706F（此模块集成⾼速DA，DA芯⽚为AD9706）通过FMC接⼝与评估板连接。
信号发⽣器设置成两路正弦波输出，幅度设置：1.5Vpp以及⽆直流偏置，频率设置：1MHz。
信号发⽣器的两路输出分别连接到模块的ADC_CHA、ADC_CHB。
1. FPGA端参考TL6678F-EasyEVM评估板光盘⽤户⼿册《基于下载器的程序固化与加载》⽂档中“Vivado下bit⽂件加载步骤”章节，将tl_fmc_ad9613_srio_tl6678f_xc7k325t.bit⽂件烧录到FPGA。
烧写bit⽂件时，指定调试⽂件tl_fmc_ad9613_srio_tl6678f_xc7k325t.ltx，可以观察到ILA调试信号，查看ADC采样波形。
DSP与FPGA实时信号处理系统介绍
DSP与FPGA实时信号处理系统介绍DSP（Digital Signal Processor）和FPGA（Field Programmable Gate Array）是数字信号处理领域中两种广泛应用的技术，它们在实时信号处理系统中有着重要的作用。
本文将分别介绍DSP和FPGA，并结合它们在实时信号处理系统中的应用，探讨它们的优势和特点。
1.DSP介绍DSP是一种专门用于数字信号处理的专用处理器。
它的主要特点是具有高性能、低成本和灵活性强。
DSP通常用于音频、视频、通信等领域的信号处理应用中，它可以实现信号的滤波、变换、编解码等处理。
DSP的结构包括数据和指令存储器、运算器、控制逻辑等部件，具有高速的浮点运算能力和多种数据处理功能。
在实时信号处理系统中，DSP的主要优势包括：-可编程性：DSP的指令集和操作模式可以根据应用需求进行定制和优化，使其适用于各种不同的信号处理算法和实时处理任务。
-高性能：DSP器件通常具有高速的运算能力和大容量的存储器，可以实现复杂的算法并实现高速的信号处理。
-低延迟：DSP通常具有低延迟的特点，适合需要实时响应的信号处理应用。
DSP在实时信号处理系统中的应用非常广泛，包括音频处理、视觉处理、通信系统等领域。
例如，在音频处理中，DSP可以用于音频编解码、音频滤波、声音增强等任务；在通信系统中，DSP可以用于信号解调、频谱分析、自适应滤波等任务。
2.FPGA介绍FPGA是一种可编程逻辑器件，它具有灵活性强、重构方便和并行处理能力强的特点。
FPGA的基本单元是可编程逻辑单元（PLU）和存储单元（BRAM），通过配置这些单元可以实现各种逻辑功能和数据处理任务。
FPGA可以实现硬件加速、并行处理和定制化功能，适用于各种复杂的数字信号处理算法和实时处理任务。
在实时信号处理系统中，FPGA的主要优势包括：-灵活性：FPGA的硬件结构可以通过重新配置来适应不同的应用需求，可以实现多种功能模块的并行处理和硬件加速。
基于FPGA的多DSP红外实时图像处理系统
基于FPGA的多DSP红外实时图像处理系统作者：吕雷,王明昌,秦金明来源：《现代电子技术》2010年第22期摘要: 多处理器系统已广泛应用于高速信号处理领域,为提高系统性能,更好地发挥多处理器优势,介绍采用基于FPGA的多DSP架构。
利用FPGA作为数据调度核心,将处理器从繁杂的数据通信工作中解放出来,充分发挥了多处理器的并行工作能力,增强了系统的重构和拓展性。
该系统已应用于工程实践中,以一块高密度电路板实现了从数据采集到图像校正、图像处理,以及图像显示的整个流程,能够满足对处理时间要求较高、较为复杂的图像处理算法的要求。
关键词:红外图像; 多DSP; FPGA;非均匀性校正中图分类号:TN219-34文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)22-0097-03Multi-DSP Processing System of Real-time Infrared Image Based on FPGAL Lei, WANG Ming-chang, QIN Jin-ming(China Airborne Missile Academy, Luoyang 471009, China)Abstract: Multi-processor systems have been widely applied in high-speed signal processing field. In order to improve the system performance and better to use the multiple processors, the advantages of digital architecture based on FPGA are introduced. The FPGA is used as data processor core, and the processor is dispatched from multifarious data communication, the concurrent ability of multi-processors is fully used, the reconstruction and expansion of the system are strengthened. This system has been applied in engineering practice, the entire process of the data acquisition, image revise image processing and image display are achieved with a high density board achieved. It can satisfy thereq-DSP; FPGA; nonuniformity correction0 引言随着红外探测技术迅猛的发展,当今红外实时图像处理系统所要处理的数据量越来越大,速度要求也越来越快,利用目前主流的单DSP+FPGA硬件架构进行较为复杂的图像处理算法运算时,有时就显得有些捉襟见肘了。
FPGA会取代DSP吗-FPGA与DSP区别介绍
FPGA会取代DSP吗?FPGA与DSP区别介绍FPGA会取代DSP吗？DSP这几年有点背，逐渐远离主流话题，所以有人就有了这样的问题：DSP会被FPGA取代吗？小编总结了各个网友的回答：网友一：独立的DSP不会被FPGA替代，但是会被增强了信号处理功能的ARM处理器替代。
现在基本已经是这个趋势，DSP变成ARM的一个协处理器。
FPGA会挤压掉DSP的一部分高速信号处理的市场。
网友二：在高端领域基本都用FPGA了。
通讯、雷达、视觉、航空都是如此。
DSP由于性能和灵活性比FPGA差太多，只能往低端领域渗透。
说个不中听的话DSP就是贵一点、快一点的单片机，大部分DSP还没目前手机上的多核arm快，你自己实际（注意是实际不是理论）写个算法一测便知。
另外DSP的优化也很浪费时间，有这个功夫还不如用gpu 了，比DSP不知道快多少倍。
性能能和FPGA能拼的只有gpu。
但是目前的嵌入式gpu 内存带宽和输出延迟严重拖后腿，功耗发热巨高，所以目前FPGA才是嵌入式高端领域的王者。
网友三：DSP只是一种技术，硬件上的DSP，可以说是一种称谓。
传统意义上的DSP迟早是要退出江湖的。
因为通用架构目前基本已经满足设计需求了。
看来也没什么确切的答案。
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。
FPGA的优势1）通信高速接口设计。
FPGA可以用来做高速信号处理，一般如果AD采样率高，数据速率高，这时就需要FPGA对数据进行处理，比如对数据进行抽取滤波，降低数据速率，使信号容易处理，传输，存储。
DSP和FPGA的双核并行通信方法设计与应用
DSP和FPGA的双核并行通信方法设计与应用DSP（数字信号处理器）和FPGA（可编程逻辑器件）是当前数字信号处理和嵌入式系统设计领域中常用的处理器。
两者结合可以充分利用DSP和FPGA的优势，实现高性能数字信号处理和复杂算法的加速。
本文将讨论DSP和FPGA的双核并行通信方法的设计与应用。
1.双核处理器架构设计双核处理器架构设计是实现DSP和FPGA双核并行通信的第一步。
通常的双核处理器架构包括DSP和FPGA两个核心处理器，以及他们之间的集成总线。
DSP负责实现高性能数字信号处理算法，而FPGA负责实现复杂的逻辑和并行计算。
集成总线则起到了双核之间数据传输与通信的桥梁。
2.双核通信接口设计在双核处理器架构中，DSP和FPGA之间的通信是至关重要的。
为了实现高效的通信，需要设计适合DSP和FPGA的双核通信接口。
常见的接口方式有DMA（直接内存访问）、FIFO（先进先出缓冲区）和消息队列等。
DMA是一种高效的数据传输方式，可以实现DSP和FPGA之间的高速数据传输。
通过配置DMA控制器，可以直接将数据从DSP的内存传输到FPGA的输入缓冲区，或者将计算结果从FPGA的输出缓冲区传输到DSP的内存。
而FIFO则是一种缓冲区，用于平衡DSP和FPGA之间的数据传输速率。
当DSP处理速度较快时，可以将数据存储在FIFO中，等待FPGA处理。
当FPGA处理完成后，再通过FIFO将处理结果传输回DSP。
消息队列是一种基于事件驱动的通信方式，可以实现DSP和FPGA之间的异步通信。
通过向消息队列发送消息，DSP和FPGA可以相互通知对方需要进行数据传输或处理。
3.双核并行通信应用在音频和视频处理中，DSP可以负责音频和视频信号的解码和编码，而FPGA可以负责音频和视频信号的滤波和残差编解码。
通过双核并行通信，可以实现高质量、高效率的音频和视频信号处理。
在图像识别中，DSP可以负责图像的预处理和特征提取，而FPGA可以负责图像的分类和目标检测。
基于DSP和FPGA的通用数字信号处理系统设计
基于DSP和FPGA的通用数字信号处理系统设计一、本文概述随着数字信号处理技术的飞速发展，数字信号处理器（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）在通用数字信号处理系统设计中的应用越来越广泛。
本文旨在探讨基于DSP和FPGA的通用数字信号处理系统设计的相关理论、方法和技术，分析其在不同领域的应用及其优势，以期为未来数字信号处理技术的发展提供参考和借鉴。
本文首先介绍了数字信号处理的基本概念和发展历程，阐述了DSP和FPGA的基本原理和特点。
在此基础上，详细分析了基于DSP和FPGA的通用数字信号处理系统设计的核心技术和方法，包括系统架构设计、算法优化、硬件实现等方面。
结合实际应用案例，探讨了该系统在不同领域的应用及其性能表现。
通过本文的研究，我们可以深入了解基于DSP和FPGA的通用数字信号处理系统设计的关键技术，掌握其在实际应用中的优势和应用范围，为未来的数字信号处理技术的发展提供有益的参考和启示。
本文的研究也有助于推动数字信号处理技术在通信、音频处理、图像处理、生物医学工程等领域的广泛应用和发展。
二、DSP与FPGA基础知识数字信号处理（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）是现代电子系统设计中的两个关键元素。
DSP是一种专用的微处理器，用于执行复杂的数学运算，特别是快速傅里叶变换（FFT）等数字信号处理任务。
FPGA则是一种可编程的硬件逻辑设备，它允许设计师直接在硬件级别上实现复杂的数字逻辑。
DSP的设计主要围绕其高性能的数字处理能力，包括高效的算术和逻辑单元，以及优化的内存结构。
这使得DSP非常适合于处理需要高速运算和大量数据处理的应用，如音频和图像处理，无线通信，以及雷达和声纳信号处理等。
另一方面，FPGA的设计则基于其可编程性，允许设计师直接在硬件级别上实现复杂的数字逻辑。
FPGA内部包含大量的可编程逻辑块和可配置的内存，使得设计师可以根据需要自定义硬件功能。
这使得FPGA非常适合于需要高度定制化硬件的应用，如高性能计算，网络通信，以及复杂的控制系统等。
DSP+FPGA数据处理系统的研究与应用
为几个平行 的数据流进行处理 ， 而降低 了芯片的功 从 耗 。因此 ， 本文 将 Ｄ Ｐ与 Ｆ Ｇ Ｓ Ｐ Ａ的优点相 结合 ， 从而构
成 了 Ｄ Ｐ＋Ｆ Ｇ 的数 字 硬 件 系统 ， 应 用 于铣 削加 Ｓ ＰＡ 并
工 中心主轴 刚度检 测 系统 中。 １ １ 系统 的构 成 ． 该系统 主要 由 Ｄ Ｐ芯 片 、 重 构 Ｆ Ｇ Ｓ 可 Ｐ Ａ器 件及 其 外 围辅 助 电 路 构 成 。 其 外 围 电 路 主 要 包 括 Ｆ Ａ Ｈ ＬＳ
维普资讯
Ｄ Ｐ＋Ｆ Ｇ 数据 处 理 系 统 的研 究 与 应 用 Ｓ ＰＡ
谢黎 明 郑 威
（ 兰州理 工大 学机 电工程 学院 ， 甘肃 兰州 ７ ０ ５ ） ３００ 摘 要： 针对 铣 削加工 中心主轴 刚度检测 系统 实 时性 的要 求 。 点 阐述 了 ＤＳ 重 Ｐ＋Ｆ Ｇ 的数 字硬 件 系统 和 Ｐ Ａ 流 水线 结构的 Ｃ Ｏ Ｃ算法在 Ｆ ＧＡ 中的 实现 。 ＯＲ Ｉ Ｐ 并通过 仿真 和实验 对 Ｃ ＤＩ ＯＲ Ｃ算 法的理 论值 和计
算数 值进 行对 比分析 。 果表 明 。 结 计算 数值 非常接 近理 论值 。
关键 词 ： Ｐ Ｆ Ｇ Ｃ Ｄ Ｃ 数据 处理 ＤＳ Ｐ Ａ ＯＲ Ｉ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｎ ｐ ｉａ ｉｎ ｏ ｓ ａ ｃ ｎ ａ ｄ Ａｐ ｌ ｔ ｆＤＳＰ ＆ Ｆ ｃ ｏ ＰＧＡ ｔ ｏ ｅ ｓｎ ｓｅ Ｄａ ａ Ｐｒｃ ｓ ｉｇ Ｓｙ ｔ ｍ
１ ＤＳ Ｐ＋Ｆ ＧＡ数 字硬 件 系统 Ｐ
通用 Ｄ ＰΒιβλιοθήκη 有运 算速 度 快 和通 信能 力 强 的特 点 。 Ｓ
无 法保护 脆弱 的机械 手 。于是采 取进入 急停 状态 的处
基于DSP和FPGA的实时信号处理系统设计
ＡＤＳＰ２１０６ｌ
ＦＬＡＳＨ
ＡＤＤＲ
ＡＤＤＲ
Ｄ船Ａ
ＤＡＴＡ
二口一 ＢＭＳ ＣＥ ＭＳ０
ＷＲ
ＷＥ
ｏＥ ＲＤ
图２ ＤｓＰ与ＦＬＡｓＨ硬件连接图
具体的加载形式是通过ＤｓＰ的３个输出引脚 ＥＢＯＯＴ，ＬＢ００Ｔ，ＢＭＳ来进行配置的。当系统上 电后，ＡＤｓＰ通过ＤＭＡ通道６初始化，读取２５６ 字节的加载码，放到内部存储区０ｘ２０００—０ｘ２００ＦＦ 中，ＤｓＰ从内部存储区读取数据并开始程序运行。
≮！≮一◆ｐ 程
◆结构姘。ｌｄｆ／
Ｕ＼ ／
模拟仿真
划作／调试系统
产生ＦＬＡＳＨ
测试／调试ＤｓＰ件。．．卜———一
１ｄｆ
代码真
图３ Ｖｉ ｓｕａｌｄｓｐ＋＋程序开发流程
在用ｃ语言写程序时，应该熟悉ｃ语言运行模 式、包括各种堆栈的配置、寄存器的使用、数据访 问等等。对于在ｃ语言中调用汇编可以直接调用； 在汇编调用ｃ语言时，应该注意它可能改变高速寄 存器的值，所以在调用前应该记录下这些寄存器的 内容，调用完后再恢复其中的值。此外在调用前应
作者简介 靳鹏飞（１９７５一），男，西安电子科技大学硕士研究生。研 究方向：信号处理、ＦＰＧＡ和单片机方面的研究。 向健勇（１９６４一），男，西安电子科技大学研究生导师。研 究方向：红外成像系统、ＤｓＰ、ＦＰＧＡ、单片机设计等。 宗靖国（１９７９一），男，西安电子科技大学硕士研究生。研 究方向：视频采集、存储、传输与显示，光电图像处理、 ＦＰＧＡ系统设计等。
６结束语
以上设计方案，适合于对实时信号的采集和处 理、可以满足大部分实际的需要，在这里采用的主 从设计模式和模块化的设计思想，能有效地提高系 统的实时运算速度，同时可以根据实际的要求在原 有的基础上做一些功能的扩展。采用高级语言进行 主要程序的设计，对于涉及到的具体数据处理可以
基于DSP和FPGA的高精度交流伺服系统研究
基于DSP和FPGA的高精度交流伺服系统研究一、概括随着科技的不断发展，高精度交流伺服系统在各个领域得到了广泛的应用。
本文旨在研究一种基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)的高精度交流伺服系统，以提高系统的性能和稳定性。
通过对现有技术的分析和对新型控制策略的研究，本文提出了一种具有良好性能和稳定性的交流伺服系统设计方案。
该方案采用了先进的DSP和FPGA技术，实现了对伺服系统的精确控制，提高了系统的响应速度和精度。
同时本文还对系统的性能进行了详细的测试和分析，验证了所提出的方法的有效性和可行性。
1.1 研究背景和意义在当前的研究背景下，数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)和现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)技术的发展为高精度交流伺服系统的研究提供了新的思路。
DSP技术具有强大的信号处理能力，可以实现对复杂信号的实时处理和优化；而FPGA技术具有灵活可编程的特点，可以根据实际需求进行硬件设计和优化。
因此基于DSP和FPGA的高精度交流伺服系统研究具有很高的理论价值和实际应用前景。
此外随着人工智能、物联网等技术的不断发展，对于伺服系统的需求也在不断提高。
例如在工业自动化领域，智能工厂的建设需要大量的高精度伺服系统来实现自动化生产；在医疗领域，高精度伺服系统可以用于手术机器人等设备，提高手术的精确度和安全性。
因此研究基于DSP和FPGA的高精度交流伺服系统不仅有助于推动相关技术的发展，还可以满足社会对高精度伺服系统的需求。
1.2 国内外研究现状在国内外研究现状方面，基于DSP和FPGA的高精度交流伺服系统的研究已经取得了一定的进展。
近年来随着数字信号处理技术的不断发展，越来越多的研究者开始关注这一领域，并在这一基础上进行了一系列的研究和探索。
在国内许多高校和科研机构都已经开始在这一领域进行研究，例如清华大学、北京航空航天大学、上海交通大学等知名高校在电机控制、运动控制等方面具有较强的研究实力，为这一领域的发展做出了重要贡献。
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DSP与FPGA实时信号处理系统介绍DSP（Digital Signal Processor）是一种专门用于数字信号处理的处理器，它可以高效地执行各种数字信号处理算法。
DSP的特点是具有高速运算能力、优化的指令集和丰富的并行功能，使得它能够在实时性要求较高的信号处理任务中发挥重要作用。
DSP的应用非常广泛，包括音频信号处理、图像处理、通信系统等。
在音频信号处理中，DSP可以通过滤波器等算法实现音频的均衡、去噪和音效处理等；在图像处理中，DSP可以实现图像的增强、去噪和边缘检测等算法；在通信系统中，DSP可以实现调制解调、编码解码和信号重构等功能。
DSP在实时信号处理系统中起着关键的作用。
它可以通过硬件电路实现各种滤波、变换等算法，实现信号的实时处理。
而且，由于DSP具有较高的计算能力和运算速度，可以满足实时性要求较高的信号处理任务。
FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，它可以根据用户的需要重新实现硬件电路功能。
FPGA的特点是具有灵活的编程性能和较高的并行计算能力，使得它能够高效地实现各种数字信号处理算法。
FPGA的应用范围广泛，包括图像处理、音频处理、视频处理、通信系统等。
在图像处理中，FPGA可以实现图像的分割、边缘检测和图像增强等功能；在音频处理中，FPGA可以实现音频的压缩、解码和音效处理等功能；在通信系统中，FPGA可以实现调制解调、协议处理和信号重构等功能。
FPGA在实时信号处理系统中具有重要作用。
它可以通过重新编程硬件电路，实现各种算法的并行运算，从而提高信号处理的速度和效率。
此外，FPGA还可以与其他硬件设备配合使用，如ADC（Analog-to-Digital Converter）和DAC（Digital-to-Analog Converter），实现信号的输入和输出。
DSP与FPGA在实时信号处理系统中可以相互配合使用。
DSP可以负责实现一些复杂的算法，如滤波器、变换和编码解码等，而FPGA可以负责实现并行计算和硬件电路的实现。
通过这种方式，可以充分发挥两者的优势，提高信号处理的速度和效果。
总结来说，DSP和FPGA都是实时信号处理系统中常用的技术。
它们分别具有高速运算能力和灵活的编程性能，可以实现各种数字信号处理算法。
通过DSP和FPGA的配合使用，可以实现实时信号处理的要求，为音频、图像、视频等信号的处理提供有效的解决方案。