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1、毕业论文题目:值曼兰信显处31- 专业 2 0 0 1 级硕士生姓名:指导教师 ( 姓名、职称) :随着半导体器件工艺的发展， 近年来可编程逻辑器件 ( P L D ) 的速度、 规模、 集成度得到了飞速的提高， 其应用也正迅速扩展至通讯技术、 数字信号处理、自 动控制、仪器仪表、消费电子类产品等广阔领域。P L D器件以其灵活的可编程 能力、 高效的并行处理能力吸引 着各类应用的设计人员。 尤其是在数字信号处理 领域，P L D器件近年来性能与规模革命性的变化使得现场可编程逻辑器件 ( F P G A ) 成为该领域的新宠， F P G A加D S P 处理芯片构架已 经逐渐成为数字信 号处
2、理的必要模式。本文就以研究大规模 F P G A协同D S P处理芯片进行数字信号处理的方法为 主题。 为此， 文中存在两条主线索， 一是讨论应用F P G A进行数字逻辑系统设计 的方法， 并以网络数字摄像机系统中模拟视频处理模块的设计为例， 力图使读者 领会大型数字逻辑系统设计的理念;二是讨论F P G A如何更好的协助D S P处理 芯片进行数字信号处理， 同样以网络数字摄像机系统为例， 分析F P G A在该系统 中是如何发挥其灵活性、并行性的优势，完成处理任务的。可编程逻辑器件的发展正值青壮年， 各种更加贴近数字信号处理应用的新型 器件正呈指数型增长。如何使用日新月异的P L D器件
3、协同D S P处理芯片、甚至 独立进行大规模数字信号处理系统设计，是一个需要长期探索、研究的课题。【 关键词】 :可编程 逻辑器件( P L D ) : 现场可编程逻辑器件( F P G A ) ; D S P 处理芯 片: 数字信号处理; 网 络数 字摄像机; 硬件描 述语言 ( H D L ) ; 综 合; 静态时 序 仿 真( S T A ) ;关键路径T H E S I S : T h e D e s i g n a n d A p p l i c a t i o n o f P r o g r a m m a b l e L o g i c D e v i c e si n t h
4、e D i g i t a l We b - C a m e r a S y s t e mS P E C I A L I Z A T I O N : I n f o r m a t i o n a n d S i g n a l P r o c e s s i n gP OS T GRADUA T E : Xu Ha oME N T O R : A s s o c i a t e P r o f e s s o r J i X i a o y o n gN o w a d a y s w i t h t h e d e v e lo p m e n t o f m o d e r n t e
5、 c h n i q u e s o f s e m ic o n d u c t o r , P r o g r a m m a b l e L o g i c D e v i c e s ( P L D ) i s g r o w i n g r a p i d ly i n s p e e d , c a p a c i t y a n d i n t e g r i t y . I t h a s b e e n u s e d i n b r o a d a re a s o f c o m m u n i c a t i o n , d i g it a l s i g n a l
6、 p r o c e s s i n g , a u t o - c o n t r o l , in s t r u m e n t s a n d s o m e s i m p le e l e c t r o n i c p r o d u c t i o n s . I t s p a r a l l e l p r o c e s s i n g a b i l i t y a n d c o n fi g u r a b l e a b i l it y a re v e ry a tt r a c t i v e t o m o s t d e s i g n e r s .
7、E s p e c i a l l y , F i e l d P r o g r a m m a b l e G a t e A r r a y s ( F P G A ) h a s b e c o m e a c o m p e t i t iv e a lt e r n a t i v e f o r h i g h p e r f o r m a n c e D S P a p p l ic a t i o n s , p r e v i o u s l y d o m i n a t e d b y g e n e r a l p u r p o s e D S P a n d A
8、 S I C d e v ic e s . T h e s t r u c t u r e o f F P G A t o g e t h e r w it h D S P c h i p s h a s g r a d u a l l y b e c o m e t h e s p e c i f i c p a tt e rn o f d i g it a l s i g n a l p r o c e s s i n g .T h i s p a p e r d e s c r i b e s t h e m e t h o d o f d i g i t a l s i g n a l
9、 p r o c e s s i n g u s i n g F P G A a n d t o g e t h e r w i t h D S P c h ip s . T w o m a i n t o p i c s a re d i s c u s s e d t o s e r v e t h e m a i n p o i n t . O n e i s t h e m e t h o d o l o g y o f d e s i g n i n g l a r g e d i g it a l s y s t e m w i t h F P G A . I n t h e f
10、o l l o w i n g t h e d e s i g n o f a n a n a l o g v i d e o d a t a p r o c e s s i n g m o d u l e o f t h e W e b - C a m e r a S y s t e m w i l l b e g i v e n a s a n e x a m p l e , w h i c h i n t e n d s t o c l a r i f y t h e c o n c e p t o f d i g it a l d e s i g n . T h e o t h e r
11、 m a i n t o p i c i s h o w t h e F P G A c a n r a d i c a l l y a c c e l e r a t e s y s t e m p e r f o r m a n c e a n d r e d u c e c o m p o n e n t c o u n t i n a D S P a p p l i c a t io n . W e u s e t h e W e b - C a m e r a S y s t e m t o e x p a t i a t e a s w e l l . D i ff e r e n
12、 t i m p l e m e n t a t i o n t e c h n i q u e s f o r r e d u c i n g h a r d w a r e r e q u i r e m e n t s a n d i n c r e a s i n g p e r f o r ma n c e a r e d e s c r i b e d i n d e t a i l .We a r e s i t t i n g o n t h e v o l c a n o o f t h e r a p i d g r o w t h o f P L D . A l l k
13、i n d s o f n e w d e v i c e s , w h i c h a re m o r e s u i t a b l e f o r d i g i t a l s i g n a l p r o c e s s i n g a p p e a r e v e ry m o n t h . H o w t o u s i n g t h e s e n e w P L D s a s D S P C o - p r o c e s s o r s , a s w e ll a s , s t a n d - a l o n e D S P E n g i n e s i
14、 s a l o n g - t i m e q u e s t i o n f o r u s . K e y HDL ;Wo r d s : P L D ; F P G A ; S y n t h es 1 s ;S T A; C r i t i c a lD S P C h i p s ; D i g i t a l s i g n a l p r o c e s s i n g ; W e b - C a m e r a ; p a t h .南京大学硕士学位论文第 1 章 绪论， . ，可编程逻辑器件的飞速发展和广泛应用自第一片I C发明之日起， 逻辑器件已经走过了4 0 多个春秋。
15、 从简单的门电路到复 杂的A S I C ，从微处理器到D S P 处理芯片，逻辑器件与整个半导体工业一道成长壮大。 近年来， 其中发展最为迅猛的则要数直接受半导体工艺影响的可编程逻辑器件 ( P L D ) 了。仅在 1 9 9 9 年到2 0 0 0 年，其市值就由2 9 亿美元增长到5 6 亿美元，几乎翻了一番。 勿庸置疑，可编程逻辑器件将是I C中最具活力与前景的产业。经过几年的发展， 可编程逻辑器件的芯片速度、 规模、 集成度有了 惊人的变化，己 经从当年的成本高、性能低，只适合作 A S I C原型设计的简单 P L D脱胎换骨。目前最 新型的P L D器件采用9 0 纳米工艺，
16、典型延时己 达到纳秒级， 其集成度正向 着千万门 级 迈进。 在这S O C时代， 可编程逻辑器件已经不满足仅仅被用于实现特定电路( C i r c i u t ) 完成某种功能 ( F u n c t i o n ) ，如今的P L D器件己 经可以 做系统级芯片，深刻影响系统构 架 ( A r c h i t e c t u r e )了。在它特有的可编程性和并行性的基础上， 可编程逻辑器件性能、 规模的革命使其应 用迅速扩展至通讯技术、 数字信号处理、自 动控制、 仪器仪表、 消费电子类产品等广阔 领域。 在中国， 通讯设备制造商是可编程逻辑器件的最大用户， 正是因为它的现场可编 程能力， 特别适用于通讯、 网络领域里协议的升级。 此外， 可编程逻辑器件的并行处理 能力、高吞吐量也使它深入应用到数字信号处理的大部分领域，作为D S P处理芯片的 协处理器甚至作为主要处理单元。1 . 2可编程逻辑器件与数字信号处理数字信号处理在信息时代占有极重要的地位。其算法很有特点，首先是运算量大， 运算速度要快。不论是一维的语音信号， 还是二维的图像信号、 视频信号，一般信
