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现场可编程门阵列（FPGA）在数字信号处理中的应用与发展

1. 数字信号处理（DSP）与 FPGA 概述

在数字时代，数字信号处理（DSP）是众多产品和服务的基石。它广泛应用于高清电视、移动电话、数字音频、多媒体、数码相机、雷达、声纳探测器、生物医学成像、全球定位、数字广播、语音识别等领域。DSP 解决方案的发展由应用需求驱动，而这又得益于硅芯片技术的进步。目前，这些应用需要可编程和专用片上系统（SoC）解决方案的结合，因此在过去四十年里，这一直是一个非常活跃的研发领域。

随着时间的推移，出现了众多用于 DSP 实现的技术，从简单的微控制器到构成智能手机等高产量产品基础的专用 SoC 解决方案。现场可编程门阵列（FPGA）经过多年的架构发展，已成为一种可行的 DSP 技术。FPGA 供应商的技术发展也支持了这一观点，并且商业压力促使 FPGA 技术在一系列应用中得到广泛采用。

1.1 常用 DSP 技术

常用的 DSP 技术包括软件可编程解决方案，如微控制器和 DSP 微处理器。随着专用 DSP 处理引擎的加入，FPGA 技术已成为一种强大的 DSP 技术。其关键优势在于，用户可以创建系统架构，使资源与系统处理需求最佳匹配。虽然 FPGA 的内存资源有限，但它具有非常高的片上带宽能力。尽管 FPGA 的预制特性避免了开发 SoC 实现时遇到的许多深层次问题，但如何从 DSP 系统描述中创建高效的实现仍然是一个复杂的问题。

1.2 不同 DSP 技术对比