FPGA在高速实时信号处理系统中的软件设计与实现

"高速实时信号处理系统的FPGA软件设计与实现" 本文主要探讨了如何设计和实现一种基于FPGA（Field-Programmable Gate Array）的高速实时信号处理系统，该系统利用多DSP（Digital Signal Processor）与FPGA的结合，以满足现代通信和信息处理系统对高速处理的需求。作者曾金在电路与系统专业攻读硕士学位期间，由导师曹小秋指导，进行了这项研究。 在系统架构方面，作者采用了两片ADSP.TS201浮点DSP作为核心，通过混合耦合模型处理信号。这种设计旨在构建一个通用且灵活的平台，能够处理各种类型的信号，包括音频和视频。为了实现高速数据传输，FPGA部分选用了Xilinx的Virtex-5系列的XC5VLX50T，它提供了与ADSP.TS201的高速Linkport接口，以及SPI、UART、SPORT等常用外设接口，增强了系统的兼容性和扩展性。 此外，ADSP.BF533定点DSP被引入系统，以增强音视频信号处理能力，进一步体现系统的通用性。FPGA在系统中的角色是进行信号预处理和提供接口逻辑，而DSP则主要负责复杂的通信和基带信号处理算法。 随着软件无线电技术的发展，硬件平台需要具备高度的灵活性和可编程性。FPGA因其可重构性成为了实现这一目标的关键。文中特别提到了基于FPGA的嵌入式系统设计，作者在Virtex-5 FPGA内部设计了一个以MicroBlaze软核处理器为核心的嵌入式系统，该系统可以控制CF卡和DDR2 SDRAM的读写操作，并集成了三态以太网MAC硬核模块，实现了与上位PC机的以太网通信。 为了提升系统的功能和适应未来的软件升级，作者还移植了嵌入式实时操作系统uC/OS-II到MicroBlaze处理器上，这增强了系统的实时处理能力和可扩展性。本研究提供了一种高效、灵活的高速实时信号处理解决方案，对于现代通信系统和信息处理领域的硬件设计具有重要参考价值。