EDA/PLD中的用DSP和FPGA构建多普勒测量系统

随着FPGA性能和容量的改进，使用FPGA执行DSP功能的做法变得越来越普遍。 　　许多情况下，可在同一应用中同时使用处理器和FPGA，采用协处理架构，让FPGA执行预处理或后处理操作，以加快处理速度。 　　传统上，大量的应用设计使用专门的数字信号处理(DSP)芯片或专用标准产品(ASSP)并通过信号处理算法来处理数字信息，滤波、视频处理、编码与解码、以及音频处理等仅仅是众多采用 DSP 的应用中的一部分而已。 　　现在，随着FPGA性能和容量的改进，以及可以在大多数DSP应用中看到的通用算术运算的效率的提高，使用FPGA执行DSP功能的做法变得越来越普遍。 　　在许多情况下，同一应用中同时使 在现代电子设计自动化（EDA）和可编程逻辑设备（PLD）领域，FPGA（现场可编程门阵列）在执行数字信号处理（DSP）任务方面扮演着日益重要的角色。随着FPGA技术的进步，其处理能力和存储容量的提升使得它们能够高效地执行复杂的计算任务，甚至在某些情况下替代传统的DSP芯片或专用标准产品（ASSP）。 多普勒测量系统是一种利用多普勒效应来测量物体速度的技术，广泛应用于诸如流量监测、医疗诊断等领域。传统的多普勒系统通常依赖于专门的DSP硬件，但现代设计倾向于结合FPGA和处理器，形成协处理架构，以提高系统的灵活性和处理速度。 FPGA的优势在于其可编程性，允许设计者根据需求定制硬件逻辑。在多普勒测量系统中，FPGA可以执行预处理和后处理操作，如生成发射信号、初步滤波、引入可编程延迟以实现电子束聚集，以及控制探测器的数据流组合。Xilinx的直接数字频率综合器IP核就是一个例子，它可以方便地产生所需的各种波形。 处理器，如文中提到的MicroBlaze软核，负责高级功能的控制，如系统扫描、初始化、测试和诊断。处理器还用于读取和存储FPGA处理后的结果，构建并显示测量图像。通过软件工具，处理器还可以将数据转换为不同格式，如JPEG，以便于存储和回放。如果需要减轻处理器的负担，部分处理任务可以进一步下放到FPGA，实现硬件加速。 FPGA与DSP芯片的协同工作在多普勒测量系统中显著提高了处理效率。DSP芯片在处理特定的信号处理算法上具有优势，如数字滤波和频谱分析，而FPGA则擅长快速执行大量的并行操作和实时控制。这种结合使得系统能更快地处理大量数据，同时保持低延迟，这对于实时多普勒测量至关重要。 随着FPGA技术的发展，它们在多普勒测量系统等应用中与DSP的结合使用已成为趋势。这种结合不仅提升了系统的性能，还提供了设计的灵活性，使得开发者可以根据具体应用的需求优化系统架构。通过灵活地分配任务给处理器和FPGA，可以实现更高效、更经济且功能强大的解决方案。