最佳FPGA和專用DSP

　　視頻和靜止圖像的普遍采用，以及可配置系統(如軟件無線電)日益增長的需求繼續驅動DSP應用的擴展。很多應用需要經濟有效的DSP處理。

　　雖然定制實現DSP功能，但在很多應用中幾種功能，如FIR(有限脈沖響應)濾波器，IIR(無限脈沖響應)濾波器、FFT(快速傅里葉)和混頻器是共同的。所有這些功能都需要與加、減、累加一起的乘法單元組合。

　　FIR濾波器(圖1)存儲n數據單元系列，每個數據單元延遲一個附加周期。通常，這些數據單元稱之為分支。每個分支與系數相乘，其結果求和產生輸出。某些方法并行執行所有的乘法。更一般的方法是分為N級，用累加器從一級到下一級傳遞結果。這些實現方法用功能資源換取速度，取N個計算級并需要n/N個乘法器。根據系數是靜態還是動態以及系數值設計，有不少其他通用的設計最佳化方法。

圖1 典型FIR濾波器的實現

　　實現方法

　　從圖像壓縮到確定數據取樣的頻譜成分，在不同的應用中都用FFT。實現FFT有多種方法。最通用的方法是通用Cooley-Tukey時間抽取，把FFT分解成若干更小的FFT。最簡單的實現方法是用Radix-2蝶形單元(圖2)，其輸入數據必須傳遞倍數。這種計算概念上是簡單的;然而，圖左邊所有的乘和加是用復數計算的，所需要的乘和加的實數是更復雜的問題(如圖右邊所示)。

圖2 實現FFT的Radix-2蝶形方法

　　IIR濾濾器除引入反饋通路外，它類似于FIR濾波器。這些反饋通路使IIR濾波器的設計和分析比FIR更復雜。然而，對于相同硅面積，IIR方法可提供更強的濾波器。盡管有幾種IIR結構，但是，一種通用的結構是用2階四次方結構(圖3)。

圖3 IIR2階四次方濾波器

　　很多應用是用混頻器來變換信號頻率。概念上，可用單個乘法器，而在數字應用中，用復數形式表示不少優點。最一般的形式是信號表示是為I和Q分量。