楼 主:dzyjc7 2012年4月12日17:48

 DSP处理器功能系统的建立
使用DSP Buider在FPGA上进行DSP模块的设计，可实现高速DSP处理。但是，在实际应用中，由于DSP处理的算法往往比较复杂，如果单纯使用DSP Buider来实现纯硬件的DSP模块，会耗费过多的硬件资源，有时也无法完成复杂的运算。在DSP算法中反复出现的一些运算，如复数乘法、整数乘法、浮点乘法等，在通用的CPU中都没有专门的相关指令。利用Nios II的自定制指令特性，在系统设计中，可利用MATLAB、DSP Buider或VHDL设计并生成复数乘法器、整数乘法器、浮点乘法器等硬件模块，在QuartusII环境中对上述文件作一些修正后，在SOPC Buider窗口中将它们定制为相应的指令，并可设定或修改执行该指令的时钟周期。在进行DSP算法运算时，可通过汇编或C，甚至C++来运用这些自定义指令进行嵌入式程序设计。
　　用MATLAB、DSP Buider设计的复数乘法器模型如图2所示，它完成了16位的复数乘法，虚部和实部的位宽都是16位，可以用一个32位的值来表示该复数。在设计中，NiosII为32位数据，正好可以放置2个复数。
　　要将这个复数乘法器硬件模块设置成相应的指令，还要进行以下操作：单击图标SignalCompiler对其进行转换，选择器件（用Cyclone）、选择QuartusII综合器，转换后使其生成SOPC Buider的PTF文件。退出MATLAB后，在QuartusII环境中对转换后所生成的复数乘法器的顶层VHDL文件进行修改。在SOPC Buider窗口中双击cpu项，进入指令加入编辑窗；单击Import按钮，进入加入模块文件窗口；单击Add按钮，打开顶层文件；单击Read port-list from files按钮，得到端口加入情况显示窗口；单击Add to System按钮，加入复数乘法器设计模块，将这个硬件模块设置成自定义的复数乘法指令comp。还可以修改该指令的指令周期。单击Generate按钮，进行SOPC生成。
　　另外，NiosII的外设是可任意定制的，NiosII系统的所有外设都通过Avalon总线与NiosII CPU相接。Avalon总线是一种协议较为简单的片内总线，NiosII通过Avalon总线与外界进行数据交换。在本系统中，采用Avalon Slave外设方式加入了自定制Avalon总线组件A/D转换接口模块、D/A接口模块，用于控制采样ADC的工作并控制高速DAC的波形数据输出。而自定义的Avalon总线组件DDS模块接口和DSP功能转换控制接口则用于NiosII CPU对DDS模块的控制及通过外部键盘来控制DSP功能的选择。
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