DSP算法的设计和实现步骤概述

不久之前，数字信号处理（DSP）就像是一些“神秘艺术大师”所做的副业活动，并且对于相对较少的设计感兴趣。最近，我们已经看到在这个领域出现了惊人的增长，以至于找到一个至少不具备某些DSP功能的数字系统变得越来越困难。

关于DSP算法的设计和实现，该过程的第一步是让DSP架构师在高抽象层次上探索和分析它们。这几乎总是使用MathWorks公司的事实上的行业标准Matlab和/或Simulink环境来执行。对于目标实现技术涉及ASIC的设计环境，Matlab通常占据制高点。相比之下，我现在明白Simulink是当今大多数设计环境中使用的FPGA，其中FPGA是目标实现技术。

后来，当涉及到实际实现这些算法时，我们有两种主要方式。可能会选择：软件或硬件。在软件实现的情况下，我们可能决定用C/C ++和/或汇编代码表示小的scamps，将这些表示编译和/或组装到机器代码中，并在通用微处理器上运行这个机器代码或者专用数字信号处理器。

在代码中表示算法的主要优点是，它提供了极大的灵活性，因为它相对容易进行修改。缺点是微处理器和数字信号处理器都是冯·诺依曼型机器，这意味着他们花费了大量的时间（以及功率和硅片空间）读取和解码指令;获取和处理数据;然后存储结果。

另一种方法是使用ASIC和＆＃151;直接在硬件中实现算法（如逻辑门/功能和寄存器）。最近＆＃151; FPGA中。传统上，该实现过程依赖于在抽象的寄存器传输级别（RTL）上手动重新编码算法。悲伤，就涉及，出现了通常被抽象的分离谁制定的算法和设计工程师谁的任务是它们的物理实现（图1）DSP建筑师墙。

图1＆＃151;抽象墙将DSP架构师和设计工程师分开。

为了突破这一障碍，有许多公司采用了各种有趣的解决方案。到目前为止，大多数这些解决方案都涉及某种形式的语言翻译或IP块实例化。然而，到目前为止，大多数这些选项还没有在Matlab/Simulink域中工作的DSP架构师和在实现域中工作的硬件设计工程师之间进行明确的交接。事实上，我们经常最终会遇到最糟糕的情况，需要用户成为这两个领域的专家，这样的人很少而且很远！

真正的DSP合成＆＃151;我们是否希望？

当然，Synplicity的员工以其以FPGA为中心的合成技术而闻名。因此，您只能想象我的惊喜和喜悦，听到他们的新Synplify DSP产品，他们告诉我，它提供了世界上第一个真正的DSP综合解决方案。

这个想法是Synplicity提供独立于架构的，与供应商无关的块集（库），用于Simulink。为了有助于量化过程（将初始浮点表示转换为它们的定点对应物），这些库元素中的每一个都支持自动数据类型传播。这意味着用户只需要为所选信号指定定点数据类型（有符号，无符号）和位宽;然后，导出的值将自动传播到整个设计中。

但关键点在于，与传统的IP模块集解决方案不同，该库保持了DSP架构师在纯算法级别的切入点。也就是说，架构师不需要定义任何低级实现决策，例如内部存储是基于FIFO，寄存器还是内存。相反，架构师需要关注的唯一参数是高级属性，例如滤波器系数和增益要求。

这意味着生成的Simulink表示没有任何架构含义，因此提供了最合适的交接指向硬件设计工程师。这些工程师只需告知Synplify DSP综合引擎目标FPGA架构，与系统相关的所需采样率以及设计的速度要求。

Synplify DSP然后评估所有不同的可能解决方案，以实现最佳实施，并根据提供的区域/时序限制生成适当的RTL。此外，由于Synplify DSP具有架构意识，因此它作为输出生成的RTL被“调整”，以便为目标器件提供最佳解决方案（图2）。

图2＆＃151; DSP Synthesis弥合了域之间的差距。

Synplify DSP执行系统级优化技术，如重定时，资源分配，调度（折叠），多通道化和架构选择。在此上下文中，“折叠”是指采用与数据路径相关联的操作并将这些操作折叠到以较高速率操作的较少资源上。

例如，考虑一个具有100个抽头（级）运行频率为1 MHz的FIR滤波器。每个抽头都有一个相关的乘法器和加法器函数。与使用100个乘法器和100个以1 MHz运行的加法器相反，可以仅使用一个乘法器和一个以100 MHz运行的加法器创建等效滤波器，中间结果存储在存储器中。

在多通道化的情况下，考虑一个视频信号，其中需要在红色，绿色和蓝色通道上执行相同的DSP操作。在这种情况下，用户只需识别一个通道，并指示Synplify DSP将其用于多个信号（如果可以）。如果采样率与系统时钟相比足够低，则综合引擎将自动识别其他通道，并将多通道化技术应用于它们。

嗯，我不了解你，但我‘印象深刻。如果Synplify DSP公司声称Synplify DSP能够完成其中一半的工作，那么它将成为任何DSP设计团队的一个非常有价值的补充，它当然值得一个官方的“酷豆”。直到下一次，有一个好的！

Clive（Max）Maxfield是Techbites Interactive的总裁，Techbites Interactive是一家专注于高科技的营销咨询公司。 Bebop的作者是布尔布吉（电子非常规指南）和EDA的合着者：电子开始的地方，Max曾被一位没有提示，胁迫或报酬的名人称为“半导体设计专家”无论如何。