来源：《电子技术应用》

基于ｖｉｒｔｅｘ 系列ｆｐｇａ的可编程嵌入式

信号处理背板的开发设计 摘要：介绍了基于ｖｉｒｔｅｘ系列ｆｐｇａ和ｔｍｓ３２０ｃ４０ｄｓｐ的可编程通用信号处理背板的设计和制作；并对ｖｉｒｔｅｘ系列ｆｐｇａ的性能和特点进行了分析；同时还叙述了可编程通用信号处理背板的调试；最后给出了背板应用开发实例。 关键词：ｖｉｒｔｅｘ系列 现场可编程逻辑门阵列（ｆｐｇａ） ｔｍｓ３２０ｃ４０数字信号处理器（ｄｓｐ）

现场可编程逻辑门阵列（ｆｐｇａ）和高性能数字信号处理器（ｄｓｐ）是高速信号处理领域两大关键器件，ｆｐｇａ和ｄｓｐ的运算速度及并行处理效能成为制约高速信号处理应用的主要因素。ｆｐｇａ以其设计灵活性及硬件高密度性在高速信号处理领域显示出愈来愈重要的作用。ｘｉｌｉｎｘ公司最新推出的ｖｉｒｔｅｘ系列ｆｐｇａ。是一种采用５层０．２２μｍ ｃｍｏｓ工艺的高性能、大容量现场可编程逻辑门阵列，其系统门密度高达１００万门，系统性能可达２００ｍｈｚ，可选择配置为多种接口标准，内部含有丰富的布线资源，其ｓｅｌｅｃｔｒａｍ和ｂｌｏｃｋｒａｍ可灵活地配置为ｓｒａｍ、ｆｉｆｏ、ｄｐｒａｍ、ｃａｍ等多种形式的存储单元。ｖｉｒｔｅｘ系列ｆｐｇａ含有极其丰富的ｉ／ｏ资源，可灵活地与ｔｍｓ３２０ｃ４０ｄｓｐ接口，与ｄｓｐ配合可完成复杂的信号处理功能。ｃ４０ｄｓｐ含有两组外部总线资源和６个高速通信口，可方便地进行多ｄｓｐ扩展，以提高系统信号处理的性能。

在对ｖｉｒｔｅｘ系列ｆｐｇａ进行充分理解和研究的基础上，结合对ｘｃ４０００系列ｆｐｇａ和ｄｓｐ背板开发设计经验，研制出了基于ｘｃｖ２００／３００ｐｑｆｐ２４０和ｔｍｓ３２０ｃ４０的可编程嵌入式高速信号处理背板。背板采用了针对系统需求自行开发的ｘｐｃｉ总线，背板可脱离实际应用系统进行独立的面向应用的设计和调试，也可按照ｘｐｃｉ总线标准方便地嵌入到实际应用系统中，成为系统的一部分进行联合调试。

对可编程嵌入式信号处理背板进行全面综合测试的结果表明，背板性能达到了预期设计要求，工作状态稳定。我们还针对实际应用开发了一些ｆｐｇａ模块和ｄｓｐ程序。

１ ｖｉｒｔｅｘ系列ｆｐｇａ性能简介

在前几代ｆｐｇａ开发的基础上，ｖｉｒｔｅｘ系列ｆｐｇａ结合了多种可编程系统的特征，采用了快速灵活的层次性互连布线资源和先进的处理技术，提供了高速度、大容量的逻辑解决方案，进一步缩短了数字信号处理系统的开发周期。与前几代ｆｐｇａ相比，ｖｉｒｔｅｘ系列ｆｐｇａ的特性主要体现在以下几个方面：

（１）更高的处理速度和更高的逻辑门密度。ｖｉｒｔｅｘ系列最大系统门数高达１００万门，系统性能可达２００ｍｈｚ，其中比较常用的几个功能模块性能如表１所示。

表1 virtex 系列fpga几个常用功能模块的性能 功能模块 性能（virtex-6） 加法（16位） 5.0ns 加法（64位） 7.2ns 乘法（8位×8位） 5.1ns 乘法（16位×16位） 6.0ns 地址译码（16位） 4.4ns 地址译码（64位） 6.4ns 16选1 5.4ns 奇偶校