ARM DSP FPGA的技術特點和區別

2022-12-17 13:03:05 字數 2387 閱讀 5563

arm(advanced risc machines)是微處理器行業的一家知名企業,設計了大量高效能、廉價、耗能低的risc處理器、相關技術及軟體。arm架構是面向低預算市場設計的第一款risc微處理器,基本是32位微控制器的行業標準,它提供一系列核心、體系擴充套件、微處理器和系統晶元方案,四個功能模組可供生產廠商根據不同使用者的要求來配置生產。由於所有產品均採用乙個通用的軟體體系,所以相同的軟體可在所有產品中執行。

目前arm在手持裝置市場占有90以上的份額,可以有效地縮短應用程式開發與測試的時間,也降低了研發費用。

dsp(digital singnal processor)是一種獨特的微處理器,有自己的完整指令系統,是以數碼訊號來處理大量資訊的器件。乙個數字訊號處理器在一塊不大的晶元內包括有控制單元、運算單元、各種暫存器以及一定數量的儲存單元等等,在其外圍還可以連線若干儲存器,並可以與一定數量的外部裝置互相通訊,有軟、硬體的全面功能,本身就是乙個微型計算機。dsp採用的是哈佛設計,即資料匯流排和位址匯流排分開,使程式和資料分別儲存在兩個分開的空間,允許取指令和執行指令完全重疊。

也就是說在執行上一條指令的同時就可取出下一條指令,並進行解碼,這大大的提高了微處理器的速度。另外還允許在程式空間和資料空間之間進行傳輸,因為增加了器件的靈活性。其工作原理是接收模擬訊號,轉換為0或1的數碼訊號,再對數碼訊號進行修改、刪除、強化,並在其他系統晶元中把數字資料解譯回模擬資料或實際環境格式。

它不僅具有可程式設計性,而且其實時執行速度可達每秒數以千萬條複雜指令程式,遠遠超過通用微處理器,是數位化電子世界中日益重要的電腦晶元。它的強大資料處理能力和高執行速度,是最值得稱道的兩大特色。由於它運算能力很強,速度很快,體積很小,而且採用軟體程式設計具有高度的靈活性,因此為從事各種複雜的應用提供了一條有效途徑。

根據數字訊號處理的要求,dsp晶元一般具有如下主要特點:(1)在乙個指令週期內可完成一次乘法和一次加法;(2)程式和資料空間分開,可以同時訪問指令和資料;

(3)片內具有快速ram,通常可通過獨立的資料匯流排在兩塊中同時訪問;(4)具有低開銷或無開銷迴圈及跳轉的硬體支援;(5)快速的中斷處理和硬體i/o支援;

(6)具有在單週期內操作的多個硬體位址產生器;(7)可以並行執行多個操作;

(8)支援流水線操作,使取指、解碼和執行等操作可以重疊執行。當然,與通用微處理器相比,dsp晶元的其他通用功能相對較弱些。

fpga是英文field programmable gate array(現場可程式設計門陣列)的縮寫,它是在pal、gal、pld等可程式設計器件的基礎上進一步發展的產物,是專用積體電路(asic)中整合

度最高的一種。fpga採用了邏輯單元陣列lca(logic cell array)這樣乙個新概念,內部包括可配置邏輯模組clb(configurable logic block)、輸出輸入模組iob(inputoutput block)和內部連線(interconnect)三個部分。使用者可對fpga內部的邏輯模組和i/o模組重新配置,以實現使用者的邏輯。

它還具有靜態可重複程式設計和動態在系統重構的特性,使得硬體的功能可以像軟體一樣通過程式設計來修改。作為專用積體電路(asic)領域中的一種半定製電路,fpga既解決了定製電路的不足,又克服了原有可程式設計器件閘電路數有限的缺點。可以毫不誇張的講,fpga能完成任何數字器件的功能,上至高效能cpu,下至簡單的74電路,都可以用fpga來實現。

fpga如同一張白紙或是一堆積木,工程師可以通過傳統的原理圖輸入法,或是硬體描述語言自由的設計乙個數字系統。通過軟體**,我們可以事先驗證設計的正確性。在pcb完成以後,還可以利用fpga的**修改能力,隨時修改設計而不必改動硬體電路。

使用fpga來開發數位電路,可以大大縮短設計時間,減少pcb面積,提高系統的可靠性。fpga是由存放在片內ram中的程式來設定其工作狀態的,因此工作時需要對片內的ram進行程式設計。使用者可以根據不同的配置模式,採用不同的程式設計方式。

加電時,fpga晶元將eprom中資料讀入片內程式設計ram中,配置完成後,fpga進入工作狀態。掉電後,fpga恢復成白片,內部邏輯關係消失,因此,fpga能夠反覆使用。fpga的程式設計無須專用的fpga程式設計器,只須用通用的eprom、prom程式設計器即可。

當需要修改fpga功能時,只需換一片eprom即可。這樣,同一片fpga,不同的程式設計資料,可以產生不同的電路功能。因此,fpga的使用非常靈活。

可以說,fpga晶元是小批量系統提高系統整合度、可靠性的最佳選擇之一。目前fpga的品種很多,有xilinx的xc系列、ti公司的tpc系列、altera公司的fiex系列等。

區別是什麼?:arm具有比較強的事務管理功能,可以用來跑介面以及應用程式等,其優勢主要體現在控制方面,而dsp主要是用來計算的,比如進行加密解密、調製解調等,優勢是強大的資料處理能力和較高的執行速度。fpga可以用vhdl或veriloghdl來程式設計,靈活性強,由於能夠進行程式設計、除錯、再程式設計和重複操作,因此可以充分地進行設計開發和驗證。

當電路有少量改動時,更能顯示出fpga的優勢,其現場程式設計能力可以延長產品在市場上的壽命,而這種能力可以用來進行系統公升級或除錯。

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