基于Spartan-3FPGA的DSP功能的方案[2]

  2 常见的DSP功能实现

  下面通过分析有限冲击响应（FIR）滤波器的两个实现示例来说明这些特性是如何影响器件的利用率。一个是基于乘法累加器（MAC）的实现，另一个是基于多通道分布式算法（DA）的实现。

  FIR滤波器通常应用于基站、数字视频、无线局域网、xDSL以及有线调制解调器。测试基准是在Spartan-3 XC3S400 FPGA中实现频率为130MHz、数据和系数均为16位的64抽头MAC FIR滤波器。第一个实现仅用了一个MAC，第二个实现则用了四个MAC。

  从采用单个MAC的实现到采用四个MAC的实现可显著增加FIR滤波器的性能，而LUT数量只增加一倍并仍仅占总可用逻辑资源的4%。四个MAC的实现使用了四块RAM和四个MAC，以最少的器件逻辑资源高效地实现了FIR滤波器。

  另一个有趣的实现是多通道FIR功能的实现，在这里可以看到从单通道FIR滤波器到8通道FIR滤波器，器件利用率是如何变化的。

  实现单通道分布式算法FIR滤波器使用了XC3S1000 Spartan-3器件29%的逻辑资源和39%的寄存器资源。当实现同样的8通道滤波器时，通常将不同通道进行时分复用来保存逻辑，但这将占用很多寄存器或者大量的片内存储器来存放中间结果。

  如果使用Spartan-3 FPGA，中间结果将被存放在由LUT配置成的16位移位寄存器（SRL-16）中。这样，实现同样的8通道滤波器只多使用10%的可用逻辑资源和7%的可用寄存器资源，也就是说，构建8个通道仅多占用25%的器件资源。

  这种显著的资源节约与Spartan-3器件中SRL-16的使用有直接关系，在8通道实现中还有另外1,343个LUT被用作SRL-16模式。

  如果在不支持SRL-16性能的FPGA中实现这种设计，将需要额外的10,744（1343×8）个触发器用作存储单元，这就必须选用大规模器件以提供数量庞大的寄存器，同时将也会消耗相关的组合逻辑资源。

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