标签芯片 | 读写器 | 天线 | 中间件 | 智能卡 | 生物识别 | 条码 | 制造设备 | 物流 | 零售 | 防伪 | 交通 | 停车 | 资产管理 | 动物 | 身份识别 | 军事 | 航空 | 门禁 | 一卡通
供求商机 资讯中心 产品中心 企业资料 人才招聘
 
 首页 >> 技术中心>> 正文
利用FPGA协处理提升无线子系统的性能
来源:RFID射频快报   2008-3-14 13:46:35
关键词: FPGA  无线子系统  DSP处理器  


提要您可以显著提高无线系统中信号处理功能的性能。怎样提高呢?有效方法是利用FPGA结构的灵活性和目前受益于并行处理的FPGA架构中的嵌入式DSP模块。

  常见于无线应用中这类处理包括有限冲激响应(FIR)滤波、快速傅里叶变换(FFT)、数字上下变频和前向误差校正(FEC)。Xilinx? Virtex-4和Virtex-5架构提供多达512个并行嵌入式DSP乘法器,这些乘法器的工作频率高于500MHz,最高可提供256 GMAC的DSP性能。

  将需要高速并行处理的工作卸载给FPGA,而将需要高速串行处理的工作留给处理器,这样即可在降低系统要求的同时优化整体系统的性价比。

子系统划分选择方案

  FPGA可与DSP处理器一起使用,作为独立的预处理器(有时是后处理器)器件,或者作为协处理器。在预处理架构中,FPGA直接位于数据通路中负责信号预处理,预处理后的信号可以高效又经济地移交给DSP处理器进行速率较低的后续处理。

  在协处理架构中,FPGA与DSP并列而置,后者将特定算法函数卸载给FPGA,以便实现比单独采用DSP处理器能达到的速度更高的处理速度。F
PGA的处理结果传回DSP,或者送至其他器件进一步进行处理、传输或存储(图1)。

  选择预处理、后处理还是协处理,常常取决于在处理器和FPGA之间移动数据所需的时序余量及其对整体延迟的影响。虽然协处理解决方案是设计人员最常考虑的拓扑结构(主要是因为DSP可以更直接地控制数据移交过程),但这并不一定总是最佳的总体策略。

  例如,最新的3G LTE规范将传输时间间隔(TTI)从HSDPA的2ms和WCDMA的10ms缩短到了1ms。这实质上是要求从接收器一直到MAC层输出之间的数据处理时间短于1,000s。


图1:FPGA 用作预处理器和协处理器的解决方案

  如图2所示,在运行速度为3.125Gbps的DSP上使用SRIO端口(使用8b/10b编码,Turbo解码功能需要200比特的额外开销)会造成230?sec的DSP到FPGA传输延迟(也就是说TTI时段中有将近四分之一仅用来传输数据)。加之其他可预见的延迟,为满足这些系统时序,当用户为50个时,所需的Turbo编解码器性能就是高达75.8Mbps。


图2:协处理数据传输延迟问题的 LTE 示例

  使用FPGA将Turbo编解码器作为基本上独立的后处理器来处理,不仅可消除DSP延迟,还能节省时间,因为不需要以高带宽在DSP和FPGA之间传输数据。这样做可将Turbo解码器的吞吐量降至47Mbps,因而可选用更多比较经济的器件,并且可以减少系统功耗。

  另一项考虑是在XilinxFPGA上是否使用软嵌入式或硬嵌入式处理器IP来卸载某些系统处理任务,进而可能进一步减少成本、功耗和占用空间。有了如此大量的信号处理资源,就可以在DSP处理器、FPGA可配置逻辑块(CLB)、嵌入式FPGA DSP模块和FPGA嵌入式处理器之间更好地分配各种复杂功能(如基带处理中的复杂功能)。Xilinx提供了两种类型的嵌入式处理器: MicroBlaze软核处理器(常用于系统控制)和性能更高的PowerPC硬核嵌入式处理器(用于更复杂的任务)。

  FPGA嵌入式处理器提供的有利条件允许将所有非关键性操作都合并到在嵌入式处理器上运行的软件中,从而尽量减少整体系统所需的硬件资源总量。

软件和IP的重要性

  关键问题是如何将这种潜在能力全部释放出来。必须考虑需要用哪些软件对问题的复杂性进行抽象以及可以使用哪些IP,应该考虑利用FPGA为关键部分提供最佳解决方案

  Xilinx致力于开发行业领先的工具和体系,能够在比HDL工具(如MATLAB模型和C代码)所能提供的更高的抽象层上实现高效的FPGA解决方案。利用Xilinx专门用于DSP的系统生成开发工具和AccelDSP综合工具,可以尽可能无缝实现从算法到硅片的链接。

  目前有一个日益重要的工具提供商团队,其产品通过C/C++到逻辑门的设计流程把开发提升到电子系统级(ESL)。ESL设计工具的目的是提供一种完备的系统级方法,以便生成和集成硬件加速功能以及控制这些功能的处理器的控制代码。

  没有哪一种高级语言或软件工具能适合当今复杂系统中所见的所有不同单元。语言和设计流程的选择取决于客户,有时取决于具体的工程师。因此,Xilinx开发了一套齐全的集成功能,以满足客户需求并提供最佳设计环境(见图3)。


图3:系统级到 FPGA 设计流程

本文小结

  另外,Xilinx正在斥巨资提供一套功能广泛的高价值IP、电路板和参考设计,以涵盖射频卡和基带应用中的许多关键部分,其中包括FFT/iFFT、调制、数字上下变频和波峰系数的降低电路等。

  这一重点举措的一个例子是开发针对特定无线标准和FPGA架构优化的行业领先的高性能FEC功能,如Turbo编码器和解码器。正如我们在分析 3GLTE延迟和Turbo解码器流量要求时所示,FEC功能的硬件加速及其对系统架构的作用在现代无线设备设计中是日渐紧要的当务之需。

  虽然一些专家级DSP处理器陆续以嵌入式模块的形式集成这类功能,但是,从制订出符合新无线标准的FEC功能参数到形成嵌入式加速模块出现在硅片中,通常需要好几个月。一旦实现了嵌入,也还会有遗留的难题,偶尔还会有嵌入式模块中的功能并非都能按要求工作的局面出现。同时,标准演化迅速,现标准中不时纳入一些固定嵌入式模块不能支持的新要求。

  鉴于这些情况,设计人员需要灵活性。他们希望有能力迅捷地开发和部署FEC之类复杂基带功能,然后根据现场试验的反馈和标准化工作的进展去修改这些功能。或许他们希望加入自己的专有IP,以便在市场上显示其解决方案别具一格。正因为是在这种情况下,设计人员不应只考虑某提供商眼下提供的解决方案组合,还应了解这些解决方案是否容易修改以及该提供商能够提供哪种水平的支持和工具。

作者:电子工程专辑 Dave Nicklin,Tom Hill


      
推荐 】【 打印 】【 发表评论 】【 加入收藏

 相关文章
· 基于DSP的移动网络终端硬件平台的实现
· 利用FPGA协处理提升无线子系统的性能
· 基于FPGA的IEEE 802.11协议帧生成器的设计
· 大幅加速流程的无线测试新方案盘点
· 基于FPGA的RFID系统解码模块设计
· 在嵌入FPGA的IP核8051上实现TCP/IP的设计
· 基于FPGA的指纹采集接口设计与实现
· 基于FPGA的超高频RFID读写器设计
 最新供求
·求枪支离位报警项目合作
·求购类似马来西亚身份证卡
·求购远距离读写器(固定与手持两种)及配套标
·求医院用13.56特殊标签和读写器
·求车辆管理系统方案和报价
·buy 2.5 Million RFID Tag for library use
·大量采购2.45G有源电子标签和读写器
·求购915MHz电子标签(量大)
·求购PA薄膜
·井下人员定位招标
 相关关键词搜索
·资讯中心FPGA  无线子系统  DSP处理器  
·技术中心FPGA  无线子系统  DSP处理器  
 
 
 
业界资讯 纵深报道 技术学院
国际资讯 | 国内资讯 | 国内企业 | 国外企业 | Global News
  重点专题
· 自动识别协会射频工作组 · RFID圈内企业动态
· RFID行业高层访谈 · 智能卡与一卡通
· RFID与食品安全 · Scan China展会专题
· 远望谷IPO之路 · RFID与医疗卫生
· NFC手机与支付 · RFID联盟产业园建设介绍
· RFID与智能交通 · 各国RFID频段标准与政策
· 出租车停运以及解决办法 · 863计划RFID专项
  相关产品

AT-570远距离手持读写器
Intermec CK3 耐用型移动计算机
门禁考勤一体机
CS-771圆极化天线
SATO CX400条形码打印机
FN HFM0218读写器
Csl-461超高频远距离读写器
Alien-9900读写器
高频电子标签
  推荐文章
· 1GHz以下全球免许可频段短距离无线系统的设
· 德国租赁公司使用RFID技术管理物品
· 美包伯·琼斯大学使用RFID系统加强校园安全
· 美国社区居民利用RFID技术回收垃圾
· 美国港口运用RFID技术减少空气污染
· 拉美零售巨头使用RFID改善服装库存管理
· 沙特珠宝商利用RFID改善库存管理
· 基于RFID技术的运输车辆及汽车衡称重防作弊
· 加拿大宠物用品公司采用RFID系统快速满足沃
· 美诊所采用无源RFID系统减少标本瓶贴标错误
  相关案例和方案
  相关资讯文章
· 大幅加速流程的无线测试新方案盘点
快 报 论 坛
· 监狱管理腕带电子标签
· 煤矿井下人员定位电子标签
· RFID在防伪领域的应用
· RFID基本工作原理
· 教你让一台电脑只能上允许的QQ
· 干燥冬季,如何消除静电?
快 报 问 吧
· 是否可以通过中继的方式,提高识别距离
· 标签读取的时候能读远读不了近?
· 请教门禁卡有哪几部分组成?
· private string RFID_CM的意思是什么?
· 解析服务、目录服务及信息发布技术研究
· 资产管理一般用什么频率的?
快 报 博 客
· 手掌静脉--告诉你到底是谁?
· 看了一遍我哭了,希望珍惜眼前人。。!!!!!(结
· 如何把条码引入固定资产管理系统?
· 如何利用条码来防伪防窜货管理系统?
· 喷码机(旗舰型)
· 基于RFID技术的服装管理系统

关于我们 | 广告服务 | 帮助中心 | 联系我们 | 友情链接 | 版权申明
客服电话:0531-82679069   编辑部电话:0531-82679328   节假日电话:0531-89180705   客服QQ:651127860 QQ群:41109672  47658979  MSN:RFIDinfo@126.com
版权所有©2003-2008  RFID射频快报 鲁ICP备05021498号 增值电信业务经营许可证鲁B2-20050166号