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综合论坛Comprehensiveforum194军民两用技术与产品2016·4（下）前言数字信号处理近年来发展中取得较多突破性的成就，其初期实现主要以软件与硬件为主，在采集信号、变换信号、压缩、增强与处理等方面，都难以取得良好效果。在此背景下，便提出FPGA的应用，其以自身高可靠性、高集成度等优势为数字信号处理的实现提供可能。因此，本文对数字信号处理中FPGA的应用研究，具有十分重要的意义。1FPGA与数字信号处理的相关概述关于FPGA，其又可称为的现场可编程门列阵，将较多可编程器件如EPLD、GAL、PAL等优势基于其中，且在特点上主要表现为运行速度快、高密度等，将其应用于数字电路设计中，可使系统设计得以简化，数据规模进一步缩小，对系统稳定性提高可起到突出的作用。从现行FPGA的应用现状看，其可使电子系统更具高可靠性、低功耗等特征，加上其芯片价格较低、开发周期较短，能够满足许多产品需求。而从数字信号处理角度看，其主要指在专用处理设备、计算机等应用下，完成收集与转换信号的处理过程，这样在信号处理后便可满足实际需求。相比传统模拟信号，数字信号处理技术优势极为明显，系统可预见性较高，且具有较强的可编程能力、适应能力，对现代较多数字音响、高清晰度电视、多媒体技术、图像处理以及数字通信等都极为适用[1]。2数字信号处理中FPGA特征与FPGA技术应用实现数字信号处理中将FPGA引入，其基础在于做好数字集成系统的设计工作。通常集处理、传输与存储等功能于一体的电子系统便可叫做数字系统，模块化、可靠性、精确性等优势都极为明显。本文在设计过程中选用VHDL语言，整个电子系统与子系统都可利用VHDL语言进行描述，使子系统能够被可靠连接。需注意的是数字系统设计中应做好寄存器传输级、系统级等设计，这样才可保证数字集成系统发挥其应有功能。系统设计合理的基础上，便可考虑FPGA的应用。2.1数字信号处理中FPGA特征数字信号处理中，FPGA的运用表现出极为明显的特征，一般FPGA早期设计中多采用门级设计方式，且设计的软件多选用供应商的相关软件工具。将FPGA引入数字信号处理中，其特征主要表现在具有较为明显的高速性能。相比纯硬件系统，许多控制操作多由软件方式实现，而且整个运算系统运行速度较慢，原因在于软件方式操作下，所有运算步骤、控制都需由顺序执行指令完成。而选用FPGA方式，与流水线采样A/D相比，其采样速度极快。同时，对于数字信号处理过程，将FPGA引入其中，可直接改变传统系统中完全依托DSP芯片的现状，FPGA能够满足协助系统运行的要求。实际设计中，可考虑将FPGA与通用处理器进行配合，这样在保证FPGA功能发挥的同时可使信号处理效果更加良好[2]。2.2数字信号处理中FPGA应用实现传统数字信号处理中采用的系统主要以DSP系统为主，其本身功能要求、复杂程度都较高，在处理数字信号中存在较多弊端，尤其软件处理数据上难以取得可靠的处理结果，这样数据信号处理的实时性要求也难以满足，许多高速系统、实时系统都难以应用DSP系统。因此，数字信号处理中引入FPGA，首先便需解决传统DSP应用下的弊端，其实现的关键在于有相应的设计算法引入，包括快速加法器、快速乘法器等。以快速乘法器为例，运算过程中一般需采用分布算法方式、位移相加方式等，而其中位移相加乘法器应用下，需通过十六位加法器、移位寄存器等实现[3]。从现行集成电路技术发展情况看，许多脉冲信号、线性调频信号等都需利用数字实现，且匹配滤波下数字脉压往往要求做好加权处理工作，其目的在于避免脉冲压缩系统中，大部分资源被占用，且保证系统稳定性、可维护性得以提高。将FPGA引入其中，其本身采用并行运算方式，能够弥补DSP运算效率较差的弊端，便能够有效处理大数据量，实时处理能力极强。以脉冲压缩为例，通常FPGA融入后，其涉及到的模块主要以FFT模块、匹配函数模块以及IFFT模块等为主。数字信号处理过程中，采用的算法主要以并行处理为主，该种方式对于数据处理能力的提高、系统数据吞吐率的提高可起到明显作用。传统数字信号处理过程中，DSP与单片机运用下，数据处理速度较慢，无法满足高速实时处理要求。此时将FPGA引入其中，其FFT算法可利用现场编辑器优势，使整个编程过程在硬件应用下实现。另外，在FPGA应用下，其也引入高效乘法器单元，要求做好乘法器设计工作。常用的算法主要以旋转因子复数乘法为主，但由于其主要选用了六次实数加减法、四次实数乘法，算法极为复杂，难以满足数字信号实时高效处理的要求，此时便需做好简化，利用三次实数乘法实现运算，这样才可保证FPGA有效处理数据信号[4]。3结论FPGA的运用是现代处理数字信号的重要途径。实际引入FPGA后，应正视数字信号处理与FPGA的基本内涵，分析数字信号处理中FPGA的特征表现，并保证其在使用中所有模块都能发挥其基本职能，且在运算算法上进行有效控制，这样才可使数字信号处理中FPGA的功能充分发挥出来。参考文献1王海娟.FPGA在雷达信号处理中的应用及误差分析[D].西安电子科技大学,20112蒋小燕.MATLAB/FPGA/DSPBuilder在《数字信号处理》课程教学中的应用[J].软件导刊,2013,04:197-1993王宁.FPGA在数字信号处理中的应用论述[J].通讯世界,2015,14:524张皓然,侯超.FPGA在数字信号处理中的运用分析[J].信息化建设,2015,09:131摘 要 信息技术的快速发展为各行业领域注入新鲜的活力，以FPGA为典型代表，其为数字信号处理提供强有力的保障。然而FPGA实际应用中，如何做好数字系统控制以及信号处理算法的实现，又成为FPGA用于处理数字信号中的主要难题，要求做好应用设计工作。本文主要对FPGA与数字信号处理的相关概述、数字信号处理中FPGA特征与FPGA技术应用实现进行探析。关键词 数字信号处理；FPGA；应用文章编号：1009-8119（2016）04（2）-0194-01FPGA在数字信号处理中的应用探讨陈俊霖（大连大学，大连116600）