嵌入式视频监控系统的FPGA图像处理子系统设计(9)

学位论文

硕士论文嵌入式视频监控系统的ＦＰＧＡ图像处理子系统设计２ＦＰＧＡ的结构与设计原则

由于ＦＰＧＡ是本图像处理系统的核心器件，完成的工作很多，所以在构建系统前，一定要对所选ＦＰＧＡ芯片的结构和设计原则有个深入的认识。如果对ＦＰＧＡ的设计不合理，会使得它的内部资源紧张，影响系统的性能，所以在设计ＦＰＧＡ时，要遵循合理有效的原则。

２．１ＦＰＧＡ器件的特点

２．１．１Ａｌｔｅｒａ公司出品ＦＰＧＡ介绍

如今的ＦＰＧＡ已不仅仅是传统意义上的通用可编程逻辑，而是越来越像一个可编程的片上系统ＳＯＰＣ（ＳｙｓｔｅｍＯｎａＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＣｈｉｐ）。可编程逻辑器件内部硬的功能模块越来越丰富，如片内ＲＡＭ、锁相环（ＰＬＬ）、数字信号处理模块（ＤＳＰ）、专用高速电路甚至嵌入式ＣＰＵ，这些模块的加入使得ＦＰＧＡ的功能越来越强大，使用户的设计达到最优化嗍。

Ａｌｔｅｒａ公司的可编程逻辑产品可以分为高密度ＦＰＧＡ、低成本ＦＰＧＡ和ＣＰＬＤ等３类，每个产品类别在不同时期都有其主流产品。在Ａｌｔｅｒａ近几年的产品系列中，高端ＦＰＧＡ有Ｓｔｒａｔｉｘ系列：中端ＦＰＧＡ有ＡＩＴｉａ系列；低成本ＦＰＧＡ有Ｃｙｃｌｏｎｅ系列。

其中，高端ＦＰＧＡ逐渐在系统中扮演着核心的角色，Ｓｔｒａｔｉｘ和ＳｔｒａｔｉｘＧＸ被大量应用在中高端的路由器和交换机中做复杂的协议处理、流量调度，有的用在３Ｇ系统中做高速ＤＳＰ算法的实现，也有的用在高清晰电视系统中做高速图像处理和传输等等。Ａｌｔｅｒａ的高端ＳｔｒａｔｉｘＦＰＧＡ有许多系统级的功能模块，如用于时钟产生和管理的锁相环（ＰＬＬ）、用于片内存储数据的ＲＡＭ块、用于数字信号处理的ＤＳＰ块等。ＳｔｒｔｉｘＧＸ器件内嵌有速度可达３．１８７５ＧｂｉＶｓ的高速串行收发器，可以用于芯片之间或背板互连，以及标准协议接口的实现，如ＰＣＩ．Ｅｘｐｒｅｓｓ、ＳＤＩ、ＸＡＵＩ等。Ｓｔｒａｔｉｘ系列ＦＰＧＡ的特性见表２．１。

表２．１Ｓｔｒａｔｉｘ系列ＦＰＧＡ的特性

特性

逻辑单元ＬＥＥＰｌＳｌ０１０５７０

９４

６０

１

６

６ＥＰｌ￥２０１８４６０１９４８２２１０６ＥＰｌＳ２５２５６６０２２４１３８２１０６ＥＰｌＳ３０３２４７０２９５１７１４１２１０ＥＰｌｓ４０４１２５０３８４１８３４１４１２ＥＰｌＳ６０５７１２０５７４２９２６１８１２ＥＰｌ￥８０７９０４０７６７３６４９２２１２５Ｍ５１２洲Ｍ４ＫＲＡＭＭ．ＲＡＭＤＳＰ块锁相环

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