DSP+FPGA架构.pdf

【DSP+FPGA架构】的组合在现代数字信号处理领域中扮演着重要角色。DSP（Digital Signal Processor）是一种专为高效执行数字信号处理算法而设计的微处理器，它具备以下主要特点： 1. **修正的哈佛结构**：DSP芯片采用修正的哈佛结构，拥有独立的程序和数据总线，允许同时读取指令和数据，显著提高了处理速度。同时，通过将指令存储在高速缓存（Cache）中，减少了从主存取指令的时间，进一步提升了运行效率。 2. **专用乘法器**：DSP内部集成了专门的硬件乘法器，能够在一个指令周期内完成乘法运算，执行速度远超一般ALU，适合高密度、重复的计算任务，尤其在处理大量数据的信号处理中表现出色。 3. **特殊的指令集**：DSP的指令集设计包含了循环寻址和位倒序等优化指令，以加速寻址、排序和运算过程。结合指令流水线技术，将多个处理步骤重叠，最小化指令周期，增强了处理器性能。 4. **丰富的片内资源**：DSP芯片拥有大容量的SRAM作为高速缓存，64位数据总线提供高带宽，且能与各种高速存储器（如SDRAM、SBSRAM）无缝对接，满足图像处理中大数据量的需求。同时，支持多种类型存储器（如SRAM、FIFO），并可连接闪存或铁电存储器，适应便携式设备的无电保存需求。 FPGA（Field-Programmable Gate Array）则是一种可编程逻辑器件，它的灵活性和并行处理能力在某些应用场景中优于DSP。FPGA可以并行执行多个任务，对于特定的算法如中值过滤器，其执行速度可能远超同等频率的DSP。FPGA在实时图像和视频处理中有广泛应用，如图像放置、缩放、色彩校正、边缘检测等，可通过HDL语言设计或利用专用工具快速实现。 在【图像压缩/解压缩 - DCT/IDCT】方面，MPEG2标准的视频压缩采用离散余弦变换（DCT）技术，通过去除视觉上不易察觉的信息来减少数据量。解压缩则需要离散余弦逆变换（IDCT）。这种技术广泛应用于数字电视、机顶盒、DVD播放机等设备，而MPEG4等新标准也采用类似原理。 【TI-DSP】的TMS320C6X系列是高性能的DSP，运算速度高达1600 MIPS，结合灵活的外部存储器接口（EMIF）、高速并行接口（HPI）和多个DMA通道，适用于构建小型、实时的视频图像处理器。 在【DSP视频图像数字处理电路】中，基本流程是利用行消隐信号启动采样时钟，A/D转换器采集模拟信号，通过FIFO和DMA传输到帧数据存储器。处理后的图像数据同样通过DMA和FIFO由D/A转换器输出，实现数字图像的处理和显示。 DSP和FPGA在图像处理和通信系统中各有优势，可以根据具体应用需求进行选择和组合，以实现最佳的性能和效率。