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芯科普:浅谈相爱相杀的DSP和FPGA_可编程_芯片

萌界大人物 2025-01-10 05:14:57 0

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DSP是什么?

DSP(Digital Signal Process),即数字旗子暗记处理技能,DSP芯片,指能够实现数字旗子暗记处理技能的芯片。
近年来,DSP芯片已经广泛用于自动掌握、图像处理、通信技能、网络设备、仪器仪表和家电等领域;DSP为数字旗子暗记处理供应了高效而可靠的硬件根本。

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紧张运用处景

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(图片来自网络侵删)

语音处理——语音编码,语音合成,语音识别,语音邮件,语音增强,语音存储等。

旗子暗记处理——如,数字滤波、自适应滤波、快速傅里叶变换、干系运算、频谱剖析、卷积等。

通信——如,调制解调器、自适应均衡、数据加密、数据压缩、回坡抵消、多路复用、传真、扩频通信、纠错编码、波形产生等。

图像/图形——如二维和三维图形处理、电子舆图,图像压缩与传输、图像增强、动画、多媒体,机器人视觉等。

军事——如环球定位,搜索,保密通信、雷达处理、声纳处理、自动火炮掌握、巡航导弹、预警飞机、相控阵天线等。

仪器仪表——如频谱剖析、函数发生、锁相环、地震处理等。

自动掌握——如引擎掌握、深空、无人驾驶、机器人掌握、磁盘掌握。

医疗——如助听、超声设备、诊断工具、病人监护等。

目前DSP国外紧张生产商:

德州仪器(TI)、仿照器件公司(ADI)、摩托罗拉(Motorola)、恩智浦(NXP)、杰尔系统(AgereSystems)。

大略聊两家情形TI和摩托罗拉

德州仪器公司(TI)

TI是 DSP 业界公认的龙头老大,公司在 1982 年成功推出了其第 一代 DSP 芯片 TMS32010,由于 TMS320 系列 DSP 芯片具有价格低廉、大略易用、 功能强大等特点,以是逐渐成为目前最有影响、最为成功的 DSP 系列处理器。
在 TI 公司主打的三个系列中,c2000 系列现在所占市场份额较小,如今 TI 官网上的 DSP 产品紧张以 c6000 与 c5000 为主。
TI 公司的 DSP 产品紧张运用范围在机器视觉、航空电子和国防、尺寸、重量和功耗 (SWAP)、音频、视频编码/解码与生物识别领域。

摩托罗拉公司

摩托罗拉公司也是环球较大的 DSP 芯片生产商,其产品包括定点的和浮点的,专用 的和通用的,16 位和 24 位以及 32 位。
DSP 芯片紧张运用于语音处理、通信、数字 相机、多媒体、掌握等领域。

DSP 芯片发展趋势: 集成化和可编程

DSP 芯核集成度越来越高。

缩小 DSP 芯片尺寸一贯是 DSP 技能的发展趋势,当前利用较多的是基于 RISC 构造,随着新工艺技能的引入,越来越多的制造商开始改进 DSP 芯核,并且把多个 DSP 芯核、MPU 芯核以及外围的电路单元集成在一个芯片 上,实现了 DSP 系统级的集成电路。

可编程 DSP 芯片将是未来主导产品。

随着个性化发展的须要,DSP 的可编程化为生 产厂商供应了更多灵巧性,知足厂家在同一个 DSP 芯片上开拓出更多不同型号特色 的系列产品,也使得广大用户对付 DSP 的升级换代。
例如冰箱、洗衣机,这些原来 装有微掌握器的家电如今已换成可编程 DSP 来进行大功率电机掌握。

定点 DSP 霸占主流。

目前,市场上所发卖的 DSP 器件中,霸占主流产品的依然是 16 位的定点可编程 DSP 器件,随着 DSP 定点运算器件本钱的不断低,能耗越来越 小的上风日渐明显,未来定点 DSP 芯片仍将是市场的主角。

FPGA是什么?

FPGA,即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的根本上进一步发展的产物。
它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而涌现的,既办理了定制电路的不敷,又战胜了原有可编程器件门电路数有限的缺陷。
FPGA芯片由输入/输出块、可配置逻辑块和可编程互联三部分组成,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的利用非常灵巧。
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。
它的运用领域包括航空航天/国防、消费电子、工业、电子通讯等。

环球FPGA现状

目前FPGA的紧张家当链供应商仍旧集中在欧美地区,国际 FPGA 市场被四大巨子垄断,分别是赛灵思Xilinx(这家收购了中国的AI芯片公司深鉴科技)、阿尔特拉Altera(2015年,英特尔被Inte167亿美金收购)、美高森美以及莱迪思。
Altera和Xilinx是 FPGA 的发明者,个中Altera于 1983 年发明天下上第一款可 编程逻辑器件,Xilinx于 1985 年公司推出的环球第一款 FPGA 产品 XC2064。
根据 2017 年公司财务数据统计,Xilinx营收 23.49 亿美元,阿尔特拉(被英特尔收购) 为 19.02 亿美元,美高森美 FPGA 业务为 4.21 亿美元,莱迪思为 3.86 亿美元。
Xilinx和Altera两家公司险些霸占了全体国际市场的 90%。

中国FPGA行业竞争格局剖析

FPGA行业是一个高进入壁垒领域,市场前景诱人。
由于FPGA软件开拓难度大,须要最前辈的制造封测工艺、IP多且杂,因此中国目前的发展存在严重滞后。
从信息、家当和国防安全等方面考虑,中国一定会加速FPGA的国产化,政府对国有半导体家当会有一定力度的扶持。
此外在AI、LoT、5G快速发展的推动下,中国将有弘大的FPGA增量市场。
因此,这是海内FPGA厂商快速切入的机遇。
复旦微电子的FPGA产品目前和军方取得互助,在国防和航空航天领域已经取得运用,公司将在FPGA国产化这一进程中扮演主要角色。

海内FPGA厂商有上海复旦微,紫光同创、京微雅格、高云半导体、上海安路、西安智多晶等,但是同国外领先厂商比较,国产FPGA厂商不论从产品性能、功耗、功能上都有较大差距。

DSP和FPGA两者的差异

DSP 是专门的微处理器,适用于条件进程,特殊是较繁芜的多算法任务。

FPGA 包含有大量实现组合逻辑的资源,可以完成较大规 模的组合逻辑电路设计,同时还包含有相称数量的触发器,借助这些触发器,FPGA 又能完成繁芜的时序逻辑功能。

1.DSP 芯片的通用性相对弱,FPGA 则通用性更强;

2.DSP 具有软件的灵巧性,而 FPGA 具有硬件的高速性;

3.DSP 对较低速的事宜串联实行,但是处理前可能会有些时延,而 FPGA 不能处 理多事宜,由于每个事宜都有专用的硬件,但是采取这种专用硬件实现的每个事 件的办法可以使各个事宜同时实行;

4.DSP 是按照指令的顺序流来编程的,而 FPGA 因此框图办法编程的,这样很容 易看数据流。

本文紧张是观点科普为主,

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