如何使用三種不同的FPGA芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)字中頻接收機(jī)的設(shè)計論文

　　FPGA（Ficld Programmable Gatc Array）以其功能強(qiáng)大、開發(fā)周期短、投資少、可重復(fù)修改以及開發(fā)工具智能等特點(diǎn)，在無線通信領(lǐng)域硬件設(shè)計中被廣泛使用。對于FPGA工程人員而言，如何在充分利用現(xiàn)有FPGA器件資源情況下能更高效的實(shí)現(xiàn)所需模塊功能是值得深入研究的。本文首先介紹了實(shí)際應(yīng)用中常見的中頻接收機(jī)各模塊，然后通過編寫各自的硬件描述語言分別映射到三種不同的FPGA芯片，最終通過布線工具軟件的布線報告得出相關(guān)的設(shè)計結(jié)論。

　　目前主流的FPGA供應(yīng)商有ALTERA和XILINX公司，本論文從這兩家中選取了目前應(yīng)用較廣泛的三種FPGA芯片為代表（ALTERA公司的低端器件Cyclone II、高端器件StratixIII以及Xilinx公司的高端器件 Vitex-5），根據(jù)中頻通道模塊的特性，首先詳細(xì)分析了三種器件各自的基本邏輯單元、DSP硬核以及內(nèi)嵌RAM等組件特性，并通過分析比較得出各自器件適合的設(shè)計方案。

　　通過數(shù)字化實(shí)現(xiàn)中頻通道模塊包括：數(shù)字移頻模塊、抽取濾波器模塊以及匹配濾波器模塊等，其中抽取濾波器又可以根據(jù)不同情況通過CIC（梳狀級聯(lián)濾波器）和HBF（半帶FIR濾波器）等實(shí)現(xiàn)。由于不同的模塊架構(gòu)意味著FPGA實(shí)現(xiàn)上性能和資源上的不同，因此在本文都是在分析清楚模塊各自特點(diǎn)的基礎(chǔ)上完成FPGA設(shè)計。另一方面，本文也對相同模塊在不同邏輯器件上進(jìn)行設(shè)計實(shí)現(xiàn)，這里需要關(guān)注的是如何在仔細(xì)研究FPGA器件本身特點(diǎn)后完美的將硬件描述語言映射到各自器件中。不同的器件廠家或者相同器件廠家的不同系列產(chǎn)品對于FPGA產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)是有區(qū)別的，本文通過詳細(xì)分析兩家公司的三種65nmFPGA工藝產(chǎn)品系列各自特點(diǎn)后，對中頻數(shù)字接收機(jī)中相同模塊實(shí)現(xiàn)方式的不同進(jìn)行詳盡分析，在不同設(shè)計前提下開發(fā)邏輯代碼，最終根據(jù)布線工具得到的布線報告為依據(jù)得出不同器件在實(shí)現(xiàn)相同功能模塊時性能和消耗的資源上的差異，并得出相關(guān)結(jié)論。本文最后在兩種不同廠家FPGA器件上分別實(shí)現(xiàn)一套應(yīng)用在某系統(tǒng)中的數(shù)字下變頻模塊，根據(jù)性能和資源的對比得出結(jié)論。最終通過上板驗證，完成對數(shù)字下變頻模塊的單元測試。