嵌入式开发之DSP与FPGA的区别

DSP通常用于运算密集型，FPGA用于控制密集型，很多人都习惯用DSP高算法，用FPGA作外围控制电路。下面详细介绍DSP与FPGA的特点与他们之间的区别：

DSP是一种独特的微处理器，有自己的完整指令系统，是以数字信号来处理大量信息的器件。一个数字信号处理器在一块不大的芯片内包括有控制单元、运算单元、各种寄存器以及一定数量的存储单元等等，在其外围还可以连接若干存储器，并可以与一定数量的外部设备互相通信，有软、硬件的全面功能，本身就是一个微型计算机。DSP采用的是哈佛设计，即数据总线和地址总线分开，使程序和数据分别存储在两个分开的空间，允许取指令和执行指令完全重叠。也就是说在执行上一条指令的同时就可取出下一条指令，并进行译码，这大大的提高了微处理器的速度。另外还允许在程序空间和数据空间之间进行传输，因为增加了器件的灵活性。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。由于它运算能力很强，速度很快，体积很小，而且采用软件编程具有高度的灵活性，因此为从事各种复杂的应用提供了一条有效途径。

根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特点：
（1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；
（2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；
（3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；
（4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；
（5）快速的中断处理和硬件I/O支持；
（6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；
（7）可以并行执行多个操作；
（8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
当然，与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对较弱些。

FPGA是英文Field Programmable Gate Array（现场可编程门阵列）的缩写，它是在PAL、GAL、PLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物，是专用集成电路（ASIC）中集成度最高的一种。FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这样一个新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输出输入模块IOB （Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。用户可对FPGA内部的逻辑模块和I/O模块重新配置，以实现用户的逻辑。它还具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性，使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改。作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路，FPGA既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。可以毫不夸张的讲，FPGA能完成任何数字器件的功能，上至高性能CPU，下至简单的74电路，都可以用FPGA来实现。FPGA如同一张白纸或是一堆积木，工程师可以通过传统的原理图输入法，或是硬件描述语言自由的设计一个数字系统。通过软件仿真，我们可以事先验证设计的正确性。在PCB完成以后，还可以利用FPGA的在线修改能力，随时修改设计而不必改动硬件电路。使用FPGA来开发数字电路，可以大大缩短设计时间，减少PCB面积，提高系统的可靠性。FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的，因此工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。加电时，FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM 中，配置完成后，FPGA进入工作状态。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失，因此，FPGA能够反复使用。FPGA的编程无须专用的FPGA 编程器，只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时，只需换一片EPROM即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生不同的电路功能。因此，FPGA的使用非常灵活。可以说，FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。目前FPGA的品种很多，有XILINX的XC系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公司的FIEX系列等。
FPGA发展领域：
使用领域：电子设计、通讯、汽车、军工
不适合：消费类产品(手机)—FPGA功耗高;
FPGA技术难点：
1、需要专门的硬件语言来开发
2、FPGA灵活性比较高，设计是由工程师来决定，需要测试验证

在DSP里，你是一个软件设计者，硬件已经完全固化，你所要做的，就是在这个固定的硬件平台实现其功能的最优化，一般TI的DSP涉及最多的是一些基本的BIOS操作系统之间的任务调度，以及算法改进与优化等待，DSP的关键优势包括其对于新型及复杂算法时的更短的开发时间，以及能够运行多种算法的灵活性。

而对于FPGA来说，你是一个硬件设计者，FPGA就是一张白纸，上面写什么，画什么都取决于你。同样一片FPGA，菜鸟和高手实现的功能会是天壤之别，FPGA的最大优势在于硬件实现已及通过并行处理实现的效率增益。使用FPGA，您大多的时间并非进行算法设计与优化，而是逻辑设计与时序约束等等。

FPGA与DSP关系：
1、DSP侧重于核心算法处理，FPGA侧重于外围控制处理。
2、DSP内是用C语言编写，语言执行是串行处理，效率比较低。
FPGA侧重于并行处理，效率较高;还有交合逻辑(外围接口、通讯等);
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嵌入式开发之DSP与FPGA的区别

嵌入式开发之DSP与FPGA的区别

基于FPGA的四串口扩展模块设计.pdf
http://www.fpgaw.com/forum.php?m ... 0&fromuid=54563
(出处: 集成电路技术分享)

基于FPGA圆阵超声自适应波束形成的设计
http://www.fpgaw.com/forum.php?m ... 3&fromuid=58166
(出处: 集成电路技术分享)

基于FPGA的UART的设计与实现
http://www.fpgaw.com/forum.php?m ... 9&fromuid=58166
(出处: 集成电路技术分享)