FPGA与DSP：竞合中缩小差距

        DSP和FPGA由于各有优缺点，因而各有擅长的应用领域。近年来，FPGA在与DSP的竞合中，在降低开发难度、提高设计流程的生产效率方面做了大量工作，逐步缩小了与DSP的差距。

　　爱特公司高级产品市场推广经理Rajiv Nema
　　特定FPGA可超越DSP

　　DSP和FPGA之间的区别主要在于成本、工具可用性、性能和设计灵活性。它们各有其优点和缺点，这取决于设计人员的经验和应用要求。然而，FPGA领域近期的发展状况显示，DSP和FPGA之间的差距正在缩小。

　　一直以来，在通信应用产品中，设计人员都是采用DSP。另外，更高集成度的器件也容许设计人员可以创建更精细的多功能设备。随着在更短时间内提供更高复杂性的压力增加，对可编程逻辑器件的需求也在增长。今天工艺技术方面取得的进步大幅降低了可编程逻辑器件的单元成本，提高了其在大批量市场的竞争力。半导体供应商务必在FPGA更快速、更小尺寸、更低价格和更低功耗方面投放更多力量，能够满足所有这些要求的FPGA将成为给设计带来重大变化的先导者。

　　每种产品类型有着自身固有的优势。FPGA+DSP是一种有吸引力的组合，尤其是在需要小外形尺寸的复杂控制处理和高带宽数据处理的应用中。功耗和成本预算正在推动企业寻找替代大型DSP的解决方案，能够同时使用两项技术的解决方案业已成为别具吸引力的选择。

　　工程技术人员认识到采用特定FPGA可以获得超越DSP的优势。例如，采用FPGA，设计团队可以在最后阶段进行修改。在上市时间日益重要的环境中，FPGA解决方案具有极大的优势。而且，对于高风险的严苛环境，非易失性的可重编程FPGA能够构成理想的解决方案。Actel相信，许多对功耗敏感的便携应用对低功耗FPGA的需求正日益增长，如消费电子、医疗以及工业市场。

　　Actel提供有DSP设计流程，可助力设计人员利用Matlab和Simulink以及其他大量的DSP模块和Actel IP，对算法进行更高级的集成评估。DSP设计人员可以利用这些领先业界的工具，通过流畅而直观的设计流程来编译、优化与测试RTL和系统门以及硬件级设计，缩短开发时间并加快上市速度。Actel Libero集成设计环境(IDE)是完备的设计和物理实现软件工具套件，可为所有水平的用户提供从始至终的开发工具和设计流程指引。

　　在三网融合方面，由于通信与消费电子应用的融合，以及包括视频和高端音频在内的高水平内容服务的出现，许多嵌入式应用对处理器性能的要求开始大幅提高。这种变化使现有的32位微控制器需求量增加，也使系统级集成应用中32位处理器的用量大增。在FPGA中加入集成式处理器，便可助力设计人员灵活实现其设计要求，并将所有功能集成在一个元件中。为了取得成功，许多SoC将会转向混合信号平台。

　　Altera亚太区产品市场经理王冬刚
　　取经DSP 提高FPGA设计工具效率

　　在通信基础领域，FPGA和DSP会共存，它们相得益彰。

　　目前DSP开发更被工程师接受，这是DSP和FPGA开发流程的不同所带来的问题，需要时间来解决。工程师刚开始接触电子工程时，几乎都先学习C语言，因此介入传统DSP开发更容易些。而在FPGA中开发DSP要用HDL语言。针对这个状况，Altera做了一个改善，就是提供一个工具，叫做DSP Builder，Matlab建模之后采用DSP Builder可把Simulink中的模型转成DSP Builder中的HDL语言。最新的DSP Builder增加了Advanced Blockset功能，能够快速高效构建多通道滤波器。只要工程师把时序和通道参数设置完，就可以实现多个通道的例化，从而完成一个设计，且无需过多手动操作，FPGA资源占用相对较少。在C语言方面，Altera目前提供一个名为C2H的工具，这是一个把C语言转化成HDL语言的高级ESL工具，也可以做为DSP开发的工具。

　　对于通信基础设施采用的芯片，Altera的FPGA+Hardcopy产品满足了通信基础设施设备先期标准多变、后期低成本的要求。

　　FPGA相对于SoC来讲，最大的优势还是灵活。因为它可以根据客户的要求去定制和改变，特别是对于通信市场而言。例如在4G中，沃达丰要求设备向小型化、共平台化方向发展。针对运营商的这些要求，FPGA就显得相当灵活，它可以根据不断变化的标准去动态地进行调整，把硬件能够相对确定地固化下来，如果以后有变化，还可以调整。但对于SoC来说，它的灵活性不够，这是它的一个弊端。它不能适应变化的需求，一旦完成设计，运营商提出新的要求，还需要做新一版本的产品。

　　三网融合对FPGA和专用芯片来说是新机会，DSP机会可能不大。

　　赛灵思公司亚太区市场及应用总监张宇清
　　复杂运算FPGA占优

　　适于在一种器件上实施的算法在另一种器件上未必有效。如果目标应用需要大量并行处理或最大的多通道吞吐能力，完全基于DSP的硬件系统可能需要更大的芯片面积、更高的成本和更高的功耗。FPGA协处理器可以在单片器件上提供多达640个并行乘法和加法操作，对于很多应用来说，只需要更少的器件和更低的功率即可提供同样的性能。尽管FPGA非常擅长并行处理大量数据，但在处理周期系数更新、决策控制任务或高速串行算术运算方面并没有针对处理器而优化。因此，FPGA和DSP处理器相结合能够为范围广泛的应用提供成功的解决方案。

　　相对于FPGA，DSP的优势在于成本和功耗，但对于复杂的运算，FPGA的能力强于DSP。根据第三方网站bdti.com今年1月所做的评测显示，如果仅就运算能力而言，FPGA的性能比DSP高出3倍～4倍。当DSP运算能力不足的时候，可以用FPGA做协处理器，充分利用其并行处理能力，提高系统的运算能力。此外，FPGA具有丰富的接口，即便是应用DSP的方案，有一些系统厂商也会用FPGA去实现接口功能。

　　通信设备中越来越多地在使用FPGA。最重要的原因是通信设备本身会根据标准、设备商、运营商的要求，不断发生一些变化。特别是在中国市场，我们发现中国市场对一些功能包括技术的变化等方面的调整速度甚至比国外市场还要快。

　　FPGA让硬件实现了软件化，根据市场、运营商和设备商的需求变化，器件功能可以很快来适应调整。而这部分工作并不由FPGA企业来完成，而是由他们的客户来实现。依靠赛灵思提供的开发工具，可以实现功能性的调整。如果运营商有进一步的需求，他们也能很快地响应，并立即提交符合需求的产品。

　　DPD(数字预失真)对无线通信设备厂商而言是非常有价值的技术。业内顶尖的厂商有自己的DPD算法，这些厂家用DPD技术去凸显自己的技术优势，使DPD技术成为争夺市场的杀手锏，某种意义上可以说是这些企业的最高机密。相对于DSP来讲，由于FPGA只是提供一个平台，系统厂商基于FPGA平台开发自己的IP，这样更有利于知识产权的保护，因此，设备厂商更倾向于利用FPGA做DPD。 

　　针对DPD应用，一些DSP厂商会对其产品进行改良，在传统DSP中加入针对无线算法的硬模块。这会带来与FPGA的竞争，但目前应用还比较少。