Sistemas fpga enfocados a dsp
Páginas: 9 (2154 palabras)
Publicado: 11 de diciembre de 2011
Sistemas FPGA enfocados a DSP
Angulo Montenegro Diego Marcelo
dangulo@est.ups.edu.ec
Calle Vélez Pedro Xavier
pcalle@est.ups.edu.ec
Ochoa Rodríguez David Leonardo
dochoar@est.ups.edu.ec
Sigüenza Barros Edgar Patricio
esiguenza@est.ups.edu.ec
Universidad Politécnica Salesiana Cuenca – Ecuador
Resumen--- En el presente trabajo se describe brevemente los sistemas FPGA y su aplicaciónal procesamiento de señales digitales DSP. Se hace una comparación de los dos tipos de tecnologías y se presentan las ventajas y desventajas de cada una. Luego se analiza el proceso del procesamiento de señales en un FPGA. Finalmente se presenta un método para derivar un HDL para una ruta de datos directamente desde una herramienta de nivel del sistema.
Términos índice--- Procesamiento Digitalde Señales (DSP), FPGA, HDL.
I INTRODUCCIÓN
En años recientes, los FPGAs (field-programmable gate arrays) se han vuelto cada vez más atractivos como procesadores de señal, a veces usados solos y otras veces en conjunto con un chip procesador [1].
Los FPGAs ahora poseen suficiente rendimiento y capacidad lógica para implementar un número de algoritmos de procesamiento de señal digitalefectivamente. En un artículo tutorial [2], Dick and Krikorian demostraron que los algoritmos DSP pueden ser implementados en un FPGA con buenos niveles de rendimiento usando un único chip procesador tradicional.
El alto rendimiento de los circuitos FPGA a menudo se alcanza utilizando técnicas de diseño generalmente no familiares para la comunidad de diseño DSP, la cual tradicionalmente confía en elprocesador para implementar sistemas DSP.
Si las ventajas de los FPGAs para el procesamiento de señales se pueden resumir en una sola palabra, esa palabra es flexibilidad [3].
La flexibilidad de los FPGA es clave para conocer cómo los FPGAs alcanzan altas tasas y efectividad de costos: El diseñador FPGA puede usar la lógica reconfigurable en un FPGA para formar estructuras computacionales queestén bien enlazadas a las necesidades de la aplicación.
II COMPARACIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS
El diseño de hardware DSP es muy diferente que el diseño de DSP para los sistemas basados en software. Además de las obvias consideraciones de hardware, tales como reloj, calendario y así sucesivamente, un diseñador de hardware DSP también tiene que considerar cómo un algoritmo va a mapa de hardware,así como la disponibilidad de talento para el diseño y las herramientas.
Entre los aspectos a considerar, especialmente para las personas teniendo en cuenta un software de diseño de FPGA, es que FPGA es fundamentalmente de diseño de hardware. Mientras que las herramientas tratan de ocultar este hecho, haciendo caso omiso de que dará lugar a diseños pobres que están obligados a decepcionar.En términos generales, si la tarea se puede hacer con un solo microprocesador DSP, ir por ese camino.
• El talento es más barato y más fácil de encontrar.
• Las herramientas de diseño de software son más maduros.
• La mayoría de los algoritmos que se utilizan actualmente fueron desarrollados para la implementación del software.
Las razones para seleccionar una FPGA en unmicroprocesador DSP.
• El rendimiento no se logra con uno o dos microprocesadores objetivos.
Ejecutado correctamente diseños FPGA normalmente superan un microprocesador DSP en un factor de 100:1, y por más de 1000:1 en circunstancias especiales.
• Disipación de energía.
La disipación de potencia de un diseño de FPGA DSP es de alrededor de 20% de un diseño basado en un microprocesador que trabaja en lamisma frecuencia de muestreo.
• Cuestiones programáticas puede inclinar la balanza.
Los costos del software de validación se evitan mediante el uso de hardware.
La disponibilidad de talento / herramientas.
Problemas de fiabilidad.
II-A VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CADA UNA DE LAS TECNOLOGÍAS
• DSP:
– Fácil de programar.
– Muy eficiente para tareas secuenciales complejas....
Angulo Montenegro Diego Marcelo
dangulo@est.ups.edu.ec
Calle Vélez Pedro Xavier
pcalle@est.ups.edu.ec
Ochoa Rodríguez David Leonardo
dochoar@est.ups.edu.ec
Sigüenza Barros Edgar Patricio
esiguenza@est.ups.edu.ec
Universidad Politécnica Salesiana Cuenca – Ecuador
Resumen--- En el presente trabajo se describe brevemente los sistemas FPGA y su aplicaciónal procesamiento de señales digitales DSP. Se hace una comparación de los dos tipos de tecnologías y se presentan las ventajas y desventajas de cada una. Luego se analiza el proceso del procesamiento de señales en un FPGA. Finalmente se presenta un método para derivar un HDL para una ruta de datos directamente desde una herramienta de nivel del sistema.
Términos índice--- Procesamiento Digitalde Señales (DSP), FPGA, HDL.
I INTRODUCCIÓN
En años recientes, los FPGAs (field-programmable gate arrays) se han vuelto cada vez más atractivos como procesadores de señal, a veces usados solos y otras veces en conjunto con un chip procesador [1].
Los FPGAs ahora poseen suficiente rendimiento y capacidad lógica para implementar un número de algoritmos de procesamiento de señal digitalefectivamente. En un artículo tutorial [2], Dick and Krikorian demostraron que los algoritmos DSP pueden ser implementados en un FPGA con buenos niveles de rendimiento usando un único chip procesador tradicional.
El alto rendimiento de los circuitos FPGA a menudo se alcanza utilizando técnicas de diseño generalmente no familiares para la comunidad de diseño DSP, la cual tradicionalmente confía en elprocesador para implementar sistemas DSP.
Si las ventajas de los FPGAs para el procesamiento de señales se pueden resumir en una sola palabra, esa palabra es flexibilidad [3].
La flexibilidad de los FPGA es clave para conocer cómo los FPGAs alcanzan altas tasas y efectividad de costos: El diseñador FPGA puede usar la lógica reconfigurable en un FPGA para formar estructuras computacionales queestén bien enlazadas a las necesidades de la aplicación.
II COMPARACIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS
El diseño de hardware DSP es muy diferente que el diseño de DSP para los sistemas basados en software. Además de las obvias consideraciones de hardware, tales como reloj, calendario y así sucesivamente, un diseñador de hardware DSP también tiene que considerar cómo un algoritmo va a mapa de hardware,así como la disponibilidad de talento para el diseño y las herramientas.
Entre los aspectos a considerar, especialmente para las personas teniendo en cuenta un software de diseño de FPGA, es que FPGA es fundamentalmente de diseño de hardware. Mientras que las herramientas tratan de ocultar este hecho, haciendo caso omiso de que dará lugar a diseños pobres que están obligados a decepcionar.En términos generales, si la tarea se puede hacer con un solo microprocesador DSP, ir por ese camino.
• El talento es más barato y más fácil de encontrar.
• Las herramientas de diseño de software son más maduros.
• La mayoría de los algoritmos que se utilizan actualmente fueron desarrollados para la implementación del software.
Las razones para seleccionar una FPGA en unmicroprocesador DSP.
• El rendimiento no se logra con uno o dos microprocesadores objetivos.
Ejecutado correctamente diseños FPGA normalmente superan un microprocesador DSP en un factor de 100:1, y por más de 1000:1 en circunstancias especiales.
• Disipación de energía.
La disipación de potencia de un diseño de FPGA DSP es de alrededor de 20% de un diseño basado en un microprocesador que trabaja en lamisma frecuencia de muestreo.
• Cuestiones programáticas puede inclinar la balanza.
Los costos del software de validación se evitan mediante el uso de hardware.
La disponibilidad de talento / herramientas.
Problemas de fiabilidad.
II-A VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CADA UNA DE LAS TECNOLOGÍAS
• DSP:
– Fácil de programar.
– Muy eficiente para tareas secuenciales complejas....
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