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FPGAによるディジタル信号処理のメリット
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FPGAによるディジタル信号処理のメリット

高速処理

 
  • FPGAでの処理は、入力した信号を直接処理するので処理ごとにソフトウェアを介在しない分、高速処理が可能です。
  • ハードウェアエンベデッドされた掛け算器を数多く持つので、並列処理による高速化が可能です。
  • 処理に必要とするクロック数は一定なので、レイテンシの見積もり、処理速度の見積もりが正確に行えます。

DSP48Eスライス

  • Virtex-5ファミリに搭載
  • デバイスの大きさにより32個〜最大192個搭載(LX,LXT)
  • 25bit×18bit 乗算、48bit加減算×アキュムレート
  • 乗算×MAC、加算×減算など40種類以上の演算モードをダイナミックにコントロール可能
  • 専用カスケード配線を使用し、ディジタルフィルタのパフォーマンスを向上
  • Max:550MHz
 

≫デバイス毎に搭載されているMultiplier数


柔軟性

  • コンフィギュレーション用のビットファイルを書き換えれば、処理を変更可能です。デバッグ時のチューニングを想定したアプリケーション開発が可能です。
  • 処理速度と実装面積のトレードオフを自由に設定でき、最適化が可能です。コア生成ツールではパラメータ変更するだけで簡単に処理速度と実装面積のトレードオフを変更できます。


  

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ディジタル信号処理の特徴

  • ひとつのアプリケーションの中で、低速帯域から高速帯域までの幅広い処理が可能
  • 単純処理の繰り返しや、シーケンシャルな大規模処理まで多彩なアルゴリズムに対応可能
  • 10進数、Signed/UnSignedで絶対値を扱い、かつ、複雑、難解な演算処理を搭載可能

FPGAとDSPの比較

  • 単純&高速処理 → FPGA > DSP
  • 複雑&高度な演算 → FPGA < DSP
  • 固定小数点&完全精度演算 → FPGA > DSP
  • 浮動小数点演算 → FPGA <DSP

FPGAとDSPとの協調処理

  • プリ・プロセッサ:FPGA + メイン・プロセッサ:DSP
  • コ・プロセッサ:FPGA + メイン・プロセッサ:DSP





FPGAとDSPの処理分布



ザイリンクスとテキサスインスツルメンツ

  • ザイリンクスとテキサスインスツルメンツは協力関係にあり、お互いのメリットを活かしたアプリケーション実現を提案
  • ザイリンクスはテキサスインスツルメンツ DSP 標準バス EMIFのリファレンデザインを提供
    リファレンデザインダウンロード
  • 東京エレクトロンデバイスはザイリンクスとテキサスインスツルメンツの代理店として、トータルでサポート可能

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DSP設計ツール

 

「ザイリンクス System Generator DSP」はMATLAB/SimulinkからFPGAを設計可能とするためのツールです。

  • MATLBA/Simulink用ライブラリとして、C言語 & 固定小数点で記述された「ザイリンクス Blockset」を提供
  • クリックするだけで、FPGA化に必要なVHDL、ネットリストを生成
  • ModelSimでMATLAB/Simulinkで行ったシミュレーションを再現するために必要な、[テストベンチ][入力、期待値ベクター][コマンドスクリプト]を生成
  • ダブルクリックで起動可能なISE Foundationプロジェクトファイルを生成
 

MATLAB/Simulinkからの設計フロー




「ザイリンクス System Generator DSP」をお使い頂く為の環境



豊富な検証手段

  • MATLAB/Simulinkのさまざまな信号生成ブロックを用いて、容易に検証が可能
  • VHDL、Verilog-HDL、ネットリストをMATLAB/Simulinkから検証可能とするHDL Co-Simulation機能を提供
    (VHDL、Verilog-HDL、ネットリストはHDLシミュレータで検証を行うため別途必要)
  • MATLAB/Simulinkとハードウェアが通信しながら検証するHW Co-Simulation機能を提供

HDL Co-Simlation
HW Co-Simlation



「ザイリンクス System Generator DSP」評価版

  • 60日間限定無償ライセンス
評価ライセンスダウンロード

 

「AccelDSP」は、ハイレベルなMATLAB言語(M-Code)からFPGAを設計可能とするためのツールです。

  • デジタル信号処理のモデリング
    MATLABによるハイレベルのDSPアルゴリズムのデザイン、および検証によりザイリンクスFPGAでのデザインサイクルの短縮とコストの削減を実現
  • IP-Explorerテクノロジ
    アルゴリズムレベルでハードウェアアーキテクチャを選択することにより、システムに対して最適化されたデザインを生成可能
  • 浮動小数点から固定小数点への自動変換
    浮動小数点から固定小数点への変換でのワード幅の選択と伝搬を自動化
  • 合成可能なVHDLまたはVerilogのコード自動生成
    固定小数点デザインがシステム用件を満たすと、正確なビットのコードを生成


 
 
  • ザイリンクス最先端FPGAであるVirtex-5 FPGA ファミリ SX95Tを4個搭載した高速デジタル信号処理向けDSPボード
  • 各FPGAはシングルエンド、LVDS、RocketIOを使用したインタフェースで接続
  • 大規模な演算処理や並列演算処理を行うことが可能

製品詳細


 
  • 評価ボードと開発ツール評価をセットにしたディジタル信号処理向けの開発キット
  • ナラテック社製 PCI/USB インタフェースを持つBenOneマザーボード+XC4VSX35搭載BenADDAで構成する評価ボード
  • BenADDAには、ADC/DACを各2チャネル (ADC:AD6644 14bit 65MSPS, DAC:AD9772A 14bit 160MSPS)搭載

製品詳細(ザイリンクスホームページへリンク)


 
  • AD/DAを持つPCMCIA PC Card Type II タイプのFPGA搭載カードモジュール
  • ノートPCのCardBusに差し込んだ状態で、FPGAの書き換え可能
  • オプションのE15ADを接続する事でAD/DA コンバータ、Ethernetなどの利用が可能

製品詳細


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