數(shù)字信號處理技術(shù)已經(jīng)成功運用于信號地濾波、語音、圖像、音頻、信息系統(tǒng)、控制和儀表設(shè)備?？删幊虜?shù)字信號處理器在20世紀70年代地引入更是使DSP技術(shù)突飛猛進，取得巨大成功，這些PDSP都是基于精簡指令集（RISC）計算機范例的架構(gòu)。它的優(yōu)勢源于大多說信號處理算法的乘－累加運算（MAC）都是非常密集的。通過多級流水線架構(gòu)，PDSP可以獲得僅受陣列乘法器的速度限制的MAC速度。由此可以認為FPGA也能夠用來實現(xiàn)MAC單元，且具有速度優(yōu)勢，但是，如果PDSP能夠滿足所需要的MAC速度，那么PDSP在成本問題上更具有成本優(yōu)勢，但隨著FPGA成本降低，這個優(yōu)勢正在縮小。另一方面，現(xiàn)在我們還發(fā)現(xiàn)了許多高帶寬的信號處理應(yīng)用領(lǐng)域，例如：無線電、多媒體或衛(wèi)星通信，F(xiàn)PGA技術(shù)可以通過一個芯片上的多級MAC單元來提供更多的帶寬。此外，在諸如CORDIC(＄1087.5000)、NTT和差錯校正算法等算法中，F(xiàn)PGA較PDSP更有效率優(yōu)勢。
　　
　　FPGA技術(shù)的關(guān)鍵就是利用強有力的設(shè)計工具以：
　　
　　▲縮短開發(fā)周期。
　　
　　▲提高器件資源利用率。
　　
　　▲提供綜合器的選擇，例如：在*速度和設(shè)計規(guī)模之間做出選擇。
　　
　　FPGA兼有串、并行工作方式和高集成度、高速、高可靠性等明顯的特點，其時鐘延遲可達納秒級，同時，在基于芯片的設(shè)計中可以減少芯片數(shù)量，縮小系統(tǒng)體積，降低能源消耗，提高系統(tǒng)的性能指標和可靠性。正是由于FPGA具有這些優(yōu)點，F(xiàn)PGA在超高速應(yīng)用領(lǐng)域和實時測控方面有非常廣闊的應(yīng)用前景。在高可靠應(yīng)用領(lǐng)域，如果設(shè)計得當，將不會存在類似于MCU的復(fù)位不可靠和PC可能跑飛等問題。FPGA的高可靠性還表現(xiàn)在，幾乎可將整個系統(tǒng)下載于同一芯片中，實現(xiàn)所謂片上系統(tǒng)，從而大大縮小了體積。與AMU設(shè)計相比，F(xiàn)PGA顯著的優(yōu)勢是開發(fā)周期短，投資風(fēng)險小、產(chǎn)品上市速度快，市場適應(yīng)能力強和硬件升級回旋碩士學(xué)位論文余地大，而且當產(chǎn)品定型和產(chǎn)量擴大后，可將在生產(chǎn)中達到充分檢驗的VHDL設(shè)計迅速實現(xiàn)ASIC投產(chǎn)。
　　
　　隨著大規(guī)模現(xiàn)場可編程邏輯器件的發(fā)展，系統(tǒng)設(shè)計進入“片上可編程系統(tǒng)”（SOPC）的新紀元；芯片朝著高密度、低壓、低功耗方向挺進：在SOC芯片上可以將微處理器、數(shù)字信號處理器、存儲器、邏輯電路、模擬電路集成在一個芯片上。而如果將可編程邏輯電路IP核集成到SOC芯片上則會大大提高SOC芯片的靈活性與有效性，并且縮短了SOC芯片的設(shè)計周期。因此各大公司都在積極擴充其IP庫，以優(yōu)化的資源更好的滿足用戶的需求，擴大市場。
　　
　　綜上所述，與ASIC和通用DSP相比，F(xiàn)PGA器件能夠以高速、實時、低成本、高靈活性的優(yōu)點應(yīng)用于數(shù)字信號處理領(lǐng)域，利用FPGA實現(xiàn)數(shù)字信號處理成為數(shù)字信號處理領(lǐng)域的一種新的趨勢，它可以*取代通用DSP芯片或作為通用DSP芯片的協(xié)處理器進行工作。如果將通用處理器和FPGA融合在一起，把需要多個時鐘周期的運算交給FPGA完成，DSP芯片主要完成單時鐘的運算和控制FPGA的“可再配置計算”功能，會更好地將兩者的優(yōu)勢發(fā)揮出來。
　　
　　蝶形運算單元的FPGA實現(xiàn)
　　
　　蝶形運算單元是FFT處理器的基本單元，用來計算兩點的FFT。由于蝶形運算單元是由一個復(fù)數(shù)加法器、一個復(fù)數(shù)減法器和一個旋轉(zhuǎn)因子復(fù)數(shù)乘法器組成，所以利用上面設(shè)計的旋轉(zhuǎn)因子復(fù)數(shù)乘法器和MAX+PLUSII中的lpm_add_sub模塊可以設(shè)計實現(xiàn)蝶形運算單元?；?2FFT蝶形運算單元的VHDL代碼見附錄B。從代碼中可以看出，蝶形處理器是由一個加法器、一個減法器和一個實例化為組件的旋轉(zhuǎn)因子乘法器實現(xiàn)的。
　　
　　對輸入值為A=20+30J、B=50+45j、旋轉(zhuǎn)因子C+jS=256×e∧jpi/9=121+j39時進行仿真。
　　
　　隨著芯片集成度的不斷提高，用這種并行結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的FFT運算其*性將越來越明顯。而且用這種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的FFT很容易擴展，只需要增加蝶形的個數(shù)和循環(huán)次數(shù)即可?；贔PGA的FFT/IFFT處理器由于其硬件上的并行性，速度遠遠快于一般的通用DSP。FPGA具有成千上萬的查找表和觸發(fā)器，因此，F(xiàn)PGA平臺可以利用更低的成本達到比通用DSP更快的速度。采用FPGA技術(shù)，還可以獲得高性能，滿足成本要求，并享有快速有效地對新設(shè)計進行優(yōu)化的靈活性。這種基于并行算法的FFT/IFFT處理器，可以廣泛應(yīng)用在高速信號處理系統(tǒng)中。并且由FFT處理器的設(shè)計可以看出，前端的可編程數(shù)字信號處理算法，例如FIR和IIR濾波器，都可以利用FPGA構(gòu)建。
　　
　　用FPGA實現(xiàn)數(shù)字信號處理在現(xiàn)代通信中將得到很廣泛的應(yīng)用。DSPIP是3G無線通信、數(shù)字音頻和視頻圖像處理、廣播、多信道多點分布服務(wù)（MMDS）以及正交頻分復(fù)用（OFDM）系統(tǒng)等新興應(yīng)用的理想選擇?？删幊踢壿嫼蛙汭P核的靈活性讓各個公司能夠讓他們的設(shè)計快速地適應(yīng)新標準。