DSP設計流程

引言

　　世界正處于高科技下一波快速增長的開端，AccelChip公司 Dan Ganousis DSP 已經(jīng)成為業(yè)界公認的、將按指數(shù)增長的技術(shù)焦點。

　　目前，大多數(shù)DSP設計已經(jīng)能在半導體生產(chǎn)商（如T1、ADI、Freescale等）提供的通用DSP芯片上實現(xiàn)。通用處理器的價格相對比較便宜，并且有高質(zhì)量和廉價的編程工具、方便快速實現(xiàn)DSP算法的支持，但開發(fā)人員更希望在原型創(chuàng)建和調(diào)試過程中能進行重新編程。

圖1 通用DSP處理器的性能與通信領(lǐng)域需要的DSP處理性能的比較

　　速度的需要

　　現(xiàn)在，對電子系統(tǒng)的性能要求已經(jīng)超過了通用DSP處理器的能力。圖1顯示了由寬帶網(wǎng)絡市場驅(qū)動的對DSP算法的性能需求與通用DSP處理器性能的差異?？梢钥闯鐾ㄓ肈SP的性能容量與新的寬帶通信技術(shù)的需求之間的差距正以指數(shù)速率擴大。

　　傳統(tǒng)上DSP開發(fā)者可以獲得的改變通用DSP處理器性能的唯一方法就是將DSP算法注入到ASIC中，以達到加速硬件的目的。然而這種ASIC的解決方法實現(xiàn)起來非常困難，而且在ASIC上實現(xiàn)DSP算法是以犧牲可重編程的靈活性為代價的，同時還需要大量的非重復設計費用、漫長的原型初始化，以及購買大量昂貴的集成電路設計工具等。

　　隨著先進的FPGA架構(gòu)如Xilinx Virtex-II和Altera Stratix-II的引入，DSP設計者可以獲得一種把通用DSP處理器的所有優(yōu)點與ASIC的先進性能綜合在一起的新型硬件。這些新型的FPGA架構(gòu)可以優(yōu)化DSP的實現(xiàn)，并能提供滿足現(xiàn)今電子系統(tǒng)所必需的處理能力。

　　FPGA的優(yōu)越性表現(xiàn)在它能允許DSP設計者做到“使結(jié)構(gòu)適應算法”,設計者能夠根據(jù)實現(xiàn)系統(tǒng)性能的需要最大限度地使用FPGA內(nèi)部的并行資源。而在通用DSP處理器中資源是固定的，因為每個處理器只包含一些數(shù)量有限的類似乘法器一樣的基本運算功能，設計者必須做到“使算法適應結(jié)構(gòu)”,因而無法達到在FPGA中能夠獲得的性能。

圖2 全球DSP收入預測

　　半導體工業(yè)的亮點

　　圖2顯示了整個DSP市場和片內(nèi)算法市場（由FPGA、結(jié)構(gòu)化ASIC和ASIC幾部分組成）的年收入預測。其中，DSP片內(nèi)算法市場今后三年內(nèi)將以高于42%的年增長率增長，是整個半導體領(lǐng)域增長最快的部分。

　　現(xiàn)在DSP的設計團隊所面臨的挑戰(zhàn)和二十世紀九十年代ASIC的設計者所面臨的類似-DSP開發(fā)組如何用目標FPGA的設計方法代替通用DSP;如何去開發(fā)所需要的新的設計技巧；如何完善公司的設計流程；怎樣才能提出新的DSP算法的實現(xiàn)方法，同時又不危及當前產(chǎn)品的開發(fā)計劃?；蛟S更重要的是，管理者怎樣才能夠使災難性結(jié)果發(fā)生的可能性降低到最小。

AccelChip公司認為DSP的未來取決于新型設計方法的采用，而這種方法必須能使公司滿足DSP市場對上市時間、成本的苛刻要求。和ASIC、FPGA的產(chǎn)生一樣，對DSP變革的方式就是采用真正的、自上而下的設計流程。

圖3 傳統(tǒng)的DSP設計流程