隨著fpga性能和容量的改進，使用fpga執(zhí)行dsp功能的做法變得越來越普遍。

　　許多情況下，可在同一應(yīng)用中同時使用處理器和fpga，采用協(xié)處理架構(gòu)，讓fpga執(zhí)行預(yù)處理或后處理操作，以加快處理速度。

　　傳統(tǒng)上，大量的應(yīng)用設(shè)計使用專門的數(shù)字信號處理(dsp)芯片或?qū)Ｓ脴?biāo)準產(chǎn)品(assp)并通過信號處理算法來處理數(shù)字信息，濾波、視頻處理、編碼與解碼、以及音頻處理等僅僅是眾多采用 dsp 的應(yīng)用中的一部分而已。

　　現(xiàn)在，隨著fpga性能和容量的改進，以及可以在大多數(shù)dsp應(yīng)用中看到的通用算術(shù)運算的效率的提高，使用fpga執(zhí)行dsp功能的做法變得越來越普遍。

　　在許多情況下，同一應(yīng)用中同時使用處理器和fpga，采用協(xié)處理架構(gòu)，讓fpga執(zhí)行預(yù)處理或后處理操作，以加快處理速度。

　　顯示此種趨勢的應(yīng)用之一是多普勒測量系統(tǒng)，它可以測量固體或液體在各種環(huán)境中流動的速度。

　　從管道中流動的油，到人的心臟中流動的血液，相對于以前的方法，基于多普勒測量原理的非侵入式測量方法可以極大地降低風(fēng)險，減少成本和提高精度。

　　一般來說，這些系統(tǒng)都是采用 dsp技術(shù)，將fpga和如ti公司提供的固定功能dsp器件之類結(jié)合起來使用。

多普勒測量系統(tǒng)

　　多普勒測量系統(tǒng)利用多普勒效應(yīng)測量運動目標(biāo)(固體、液體或氣體)的速度。最著名的應(yīng)用大概要算雷達槍了，交通巡警利用它檢測超速汽車。

　　在測量除汽車速度之外的其他物體的運動(例如心臟中血液的流動)時，需要進行多種測量，來確定更為復(fù)雜的流動的細節(jié)。方法之一是利用電子束聚集技術(shù)。如下圖所示.

　　在這種技術(shù)中，將使用大量探測器(許多小雷達槍)測量從發(fā)射源返回的頻率。這些探測器沿拋物線分布(如圖1 所示)，因此從焦點返回的信號將會同時到達每個探測器。將這些信號組合起來，并對顯著速度的微小波動進行少量處理，就可以確定位于焦點處的物體的速度。如果可以移動探測器來對整個關(guān)注區(qū)域進行掃描，那么這種方法效果會相當(dāng)好，但是如果沒有這樣的條件，則可以采用另外一種技術(shù)，它可以獲得同樣的結(jié)果。通過插入一定的可編程的延遲，改變各個探測器的輸入組合的時間，可以將焦點改變到關(guān)注區(qū)域中的幾乎任何位置。例如，加入一定的固定額外延遲可以使焦點遠移，而改變延遲來縮短探測器一側(cè)的傳播路徑則會使焦點向該側(cè)移動。



　　如下圖所示如何利用可調(diào)延遲產(chǎn)生拋物線形效果�？烧{(diào)延遲功能在富含寄存器的fpga中極易實現(xiàn)，并可能成為從傳統(tǒng)dsp中剝離作為協(xié)處理器功能的一種功能。

系統(tǒng)實現(xiàn)示例

　　如下圖所示一種系統(tǒng)實現(xiàn)示例的框圖。位于圖中部的fpga負責(zé)產(chǎn)生發(fā)射器使用的輸出信號。該實現(xiàn)采用xilinx直接數(shù)字頻率綜合器ip核，可方便地產(chǎn)生各種波形�？梢愿鶕�(jù)測量目標(biāo)的不同輕松改變探測器測量返回信號的模擬值，產(chǎn)生饋送到fpga的數(shù)字值。fpga對輸入信號執(zhí)行部分初步濾波運算，來調(diào)整探測器的位置。然后fpga向每個探測器數(shù)據(jù)流中插入一定可編程延遲，以實現(xiàn)電子束聚集功能。數(shù)據(jù)流被組合起來，一個數(shù)字濾波器負責(zé)確定信號的頻率分量。這樣就得到了確定焦點速度所必需的多普勒讀數(shù)。

　　在fpga的內(nèi)部有一個microblaze軟核，控制著測量過程，從而實現(xiàn)高層次的功能，如掃描、初始化、測試，以及診斷等。

　　dsp讀取和存儲fpga執(zhí)行操作的結(jié)果。一旦完成一系列掃描，處理器就可以構(gòu)建出一幅針對掃描區(qū)域的數(shù)字圖像�？梢詾椴煌乃俣确峙洳煌念伾�(按照線性、對數(shù)或任何其他比例)，并將數(shù)字圖像轉(zhuǎn)換成視頻圖像，在圖形終端上實時顯示或記錄下來留待以后回放。利用眾多可以得到的軟件或工具包中的一個，還可以在處理器中輕松實現(xiàn)到j(luò)peg或其他視頻格式的轉(zhuǎn)換， 還可以采用其他系統(tǒng)分割進行實驗。如果實時視頻處理和存儲占用了處理器過多帶寬，可以將算法的一部分(比如掃描數(shù)據(jù)的預(yù)處理)放在fpga中來執(zhí)行。

　　測量過程的另一個重要部分是確定目標(biāo)的質(zhì)量�？梢酝ㄟ^測量從焦點返回探測器的能量大小來實現(xiàn)這一功能。返回的能量越多，則目標(biāo)越大(一般而言)。當(dāng)測量的目標(biāo)具有固定連貫性時(如在管道中流動的油或其他液體)，這種測量效果特別好，但當(dāng)系統(tǒng)中存在各種不同質(zhì)量或反射時，測量就很困難了。

顯然，對被測系統(tǒng)多些了解可以為測量過程提供一些線索。通過存儲與返回信號的幅度相對應(yīng)的數(shù)字值，可以為fpga