38、FPGA在信号处理算法实现中的应用

FPGA在信号处理算法实现中的应用

1. 电路设计与编程语言

在电路设计领域，存在多种编程语言可供选择。其中，VHDL（甚高速集成电路硬件描述语言）是一种常用的寄存器传输级（RTL）语言。使用VHDL时，设计者需要明确指定设备在每个时钟周期内应执行的操作。

随着对更快电路设计和降低硬件知识要求的需求增长，高级语言应运而生。例如，Celoxica的Handel - C基于ANSI C语法，并进行了扩展，以利用硬件的特定特性。它独立于目标平台，便于设计移植到其他硬件平台。此外，还有SystemC等高级语言，它是一组用于模拟并发进程并将设计映射到硬件的例程，属于事务级语言，更关注需执行的事务，而非具体实现细节。

2. 硬件设计流程

硬件设计者在设计硬件设备时，通常需遵循以下步骤：
1. 问题分析与系统架构决策 ：对问题进行全面分析，确定系统的整体架构。
2. 系统描述 ：使用VHDL或高级语言对系统进行描述。
3. 设计测试 ：使用一组输入数据（测试向量）对设计进行测试，确保涵盖所有极端情况，以验证系统的健壮性。
4. FPGA映射 ：将设计中的不同组件或模块映射到FPGA的资源上。
5. 布局布线 ：将组件放置在FPGA的特定位置，并进行连接。

3. 二维滤波器映射到FPGA

为了实现信号处理算法的灵活性和快速原型设计，FPGA社区一直在探索将信号处理算法轻松映射到FPGA的工具。