對于FPGA/DSP概念與特點(diǎn)的分享和總結(jié)

這世界真是瘋了，貌似有人連FPGA原理是什么都不知道就開始來學(xué)習(xí)FPGA了。

DSP就是一個指令比較獨(dú)特的處理器。它雖然是通用處理器，但是實(shí)際上不怎么“通用”。技術(shù)很牛的人可以用DSP做一臺電腦出來跑windows，而實(shí)際上真正這么干的肯定是蠢材。用DSP做信號處理，比其他種類的處理器要厲害;用DSP做信號處理之外的事情，卻并不見長。而且信號處理的代碼一般需要對算法很精通的人才能真正寫好。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)里面的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度在這里是一把很嚴(yán)酷的尺子。FPGA只不過披著軟件的外衣，實(shí)際上是硬件。FPGA內(nèi)部有兩層相對獨(dú)立的電路。使用者“編碼->編譯”后生成一個映像，這個映像作用于第一層電路。這層電路之際上就是一個0，1的開關(guān)矩陣，這個開關(guān)矩陣用來控制第二層工作電路，將第二層工作電路配置成一個相應(yīng)的處理器。

理論上FPGA可以配置成任何需要的處理器，而實(shí)際上為了盡量少出bug，F(xiàn)PGA開發(fā)都使用已經(jīng)開發(fā)好的“庫文件”，也就是把人家能穩(wěn)定工作的電路圖拿過來。

因此，對大多數(shù)FPGA開發(fā)者來說，F(xiàn)PGA內(nèi)部有幾個核基本上只能從庫文件里面選——除非你有能力自己設(shè)計核心內(nèi)部的電路和核間總線——ram和rom也是用宏來配置，自己只需要改改外部的專用電路和接線方式等等。

甚至外部的專用電路都有庫文件，搭個積木就完事了。玩FPGA真正掙錢的人是做積木的人，你原創(chuàng)幾個積木并且能申請專利，迫使人家給你交專利費(fèi)，那你這輩子可以衣食無憂了。

FPGA區(qū)別于ASIC設(shè)計屬于硬件設(shè)計的范疇ASIC是硬件全定制FPGA是硬件半定制.具體來說ASIC整個電路都由設(shè)計師設(shè)計的,用多少資源設(shè)計多少資源 一般多用于產(chǎn)品設(shè)計.FPGA資源事先由廠商給定,例如Altera Xilinx等都提供不同系列的FPGA芯片,設(shè)計師可以在給定資源下做硬件設(shè)計開發(fā).

DSP主要用于處理信號,事先算法,特點(diǎn)是多級流水,可以加快數(shù)據(jù)處理的速度,開發(fā)環(huán)境主要是C語言,可以說DSP應(yīng)用的范圍更專DSP的設(shè)計.可以理解為軟件設(shè)計,設(shè)計師不需要太了解DSP的結(jié)構(gòu).

補(bǔ)充幾個小概念

DSP愿意就是指數(shù)字信號處理 只不過DSP芯片由于主要功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理 實(shí)現(xiàn)各種算法 所以簡稱為DSP(數(shù)字信號處理器).

FPGA一樣可以做DSP(數(shù)字信號處理)，就意味著可以用FPGA做硬件設(shè)計來實(shí)現(xiàn)DSP芯片的功能，當(dāng)然，相比較專業(yè)的DSP芯片 成本太高.

現(xiàn)在除了FPGA和DSP之外還有一個近幾年熱門的產(chǎn)品 ARM.ARM主要應(yīng)用與手持設(shè)備和嵌入式產(chǎn)品,幾乎籠罩了90%的市場份額,可以說ARM開發(fā)也偏向于軟件開發(fā),設(shè)計者主要是講wince系統(tǒng)或者linux系統(tǒng)移植到ARM開發(fā)平臺上，然后做各種軟件應(yīng)用開發(fā).

所以 這三個方向都有其不同的應(yīng)用場合,很難講誰更有前途,不過,作為我個人而言,更喜歡做硬件設(shè)計,所以我選擇FPGA作為自己的方向 FPGA.

主要是給設(shè)計者提供了一個硬件平臺 開發(fā)的核心還是需要獨(dú)立的應(yīng)用設(shè)計和高效的算法設(shè)計 所以設(shè)計者應(yīng)該處理好工具的掌握和具體設(shè)計的區(qū)別FPGA:并行處理，內(nèi)部資源多DSP：成本低，低功耗，高性能的處理能力。具有強(qiáng)大的外部通信接口(SCI，SPI,CAN)便于構(gòu)成大的控制系統(tǒng)。

特點(diǎn)：

(1)在一個指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法;

(2)程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同時訪問指令和數(shù)據(jù);

(3)片內(nèi)具有快速RAM，通常可通過獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時訪問;

(4)具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持;

(5)快速的中斷處理和硬件I/O支持;

(6)具有在單周期內(nèi)操作的多個硬件地址產(chǎn)生器;

(7)可以并行執(zhí)行多個操作;

(8)支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。

本人認(rèn)為FPGA更有前途，DSP其實(shí)只是個特殊的處理器，有專用的硬件乘法器，有桶形移位器可以把數(shù)據(jù)從存儲器移到ALU，還有流水線等技術(shù)。

但FPGA同樣可以完成這些功能，并且FPGA是并行工作的，現(xiàn)在很多FPGA內(nèi)部可以使用軟DSP或者硬核的DSP，當(dāng)你的項(xiàng)目需要時序很嚴(yán)格的情況非FPGA莫屬。

比如說用DSP和USB芯片CY68013進(jìn)行FIFO(同步傳送)數(shù)據(jù)時，IFCLK可以是外部或內(nèi)部，USB芯片在(IFCONFIG的IFCLKSRC里配置)。如果IFCLK使用內(nèi)部的情況下，DSP根本無法知道我把數(shù)據(jù)送到FIFO數(shù)據(jù)端口后USB芯片內(nèi)部時鐘過了多少周期，但FPGA就可以，因?yàn)镕PGA的時鐘取自于USB芯片的48M輸出，在FPGA內(nèi)部做一個狀態(tài)機(jī)，當(dāng)數(shù)據(jù)送到USB芯片的FIFO數(shù)據(jù)端口時，下一狀態(tài)把SLWR拉低，再下一狀態(tài)拉高，就等于USB內(nèi)部過了一周期，數(shù)據(jù)就寫進(jìn)USB芯片內(nèi)部的FIFO了，我只是舉個簡單的例子，很多關(guān)于時序的案例非FPGA莫屬，DSP做算法快速，成熟，F(xiàn)PGA更有挑戰(zhàn)，據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，F(xiàn)PGA現(xiàn)在內(nèi)部起碼有很多核是可以用的，這像一個可配置的單片機(jī)，不用的我就不放進(jìn)項(xiàng)目。以ACTEL的FPGA來說，用的比較多的軟核是:Core8051S、CoreABC、微處理器軟核，特別說明CoreABC占用的空間非常少，可以裁減指令，可以配置數(shù)據(jù)寬度8,16,32，有1組通用輸入端口和輸出端口，可配置堆棧。

CoreDES,CoreAES128,CoreFROM,CoreI2C,CoreGPIO,CoreInterrupt,CoreLPC,CoreSDR,CoreUART,還有很多很多，看這些名字，很多人都知道干什么用的。關(guān)于DPS,FPGA,AME你如何看待呢？哪個是你的最愛？