mikrocontroller.net

Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP DSP Prozessor als Erweiterung für einen FPGA


Autor: Ollih (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

ich habe einen FPGA (Spartan 3e 1600k) an den recht viel Hardware 
angeschlossen ist, wie z.B. ADCs, Temperatursensoren, LEDs, Schalter... 
etc.
Im FPGA läuft noch ein Microblaze, der die Daten der Sensoren bekommt 
und weiterverarbeitet. Dafür gibt es ein mathematisches Modell, das in C 
implementiert ist.
Leider ist der Microblaze zu langsam.

Deswegen würde ich gerne die Daten vom FPGA zu einem DSP schicken, der 
dann alles berechnen soll. Das mathematische Modell würde ich gerne in 
Matlab erzeugen und dann irgendwie auf den DSP bekommen.

Leider habe ich mit DSPs keinerlei Erfahrung. Was wäre denn ein 
geeigneter DSP und wie sieht grob der Designflow mit Matlab aus. 
Vielleicht gibt es ja auch eine andere Entwicklungsumgebung.

Meine Anforderungen an den DSP:

- Mathematisches Modell soll einfach zu implementieren sein (auch 
einfach änderbar) und möglichst schnell laufen.
- Highspeed Kommunikation mit dem FPGA
- Ethernetschnittstelle
- geeignet für Batteriebetrieb

Autor: dito (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Warum nutzt du denn nicht einfach den FPGA und implementierst die 
rechenintensiven Operationen auf diesem? Dazu ist doch ein FPGA gedacht.

Autor: Ollih (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Sind einpaar hundert Rechenoperationen.
Addieren, Subtrahieren, Mutiplizieren.. ist ja für den FPGA kein 
Problem.
Sinus/Cosinus/Wurzel usw. gehn zwar auch aber das in VHDL in den FPGA 
reinzubekommen ist sehr aufwendig und man brauch auch einen recht großen 
FPGA, damit die ganzen Cores reinpassen und wenn mans dann noch mit 64 
bit macht brauch man schon einen Highend FPGA. Wenn das dann läuft geht 
es zwar gut ab aber das mathematische Modell ändern ist dann wieder viel 
Arbeit..

Für das aktuelle Projekt hab ich einen relativ kleinen FPGA in den das 
nicht reinpasst. Softwaretechnisch ist das natürlich wieder anders. Aber 
der Microblaze läuft nur mit 100 MHz und die FPU ist auch nicht 
besonders.

Von der Entwicklung her wäre es super das mathematische Modell in Matlab 
zu haben und als compiliertes C-Programm auf den DSP zu bekommen, der 
dann die Eingangsvariablen vom FPGA bekommt und mir in Echtzeit mit 
einer festen Samplerate das Endergebnis liefert.

Autor: Andreas Schwarz (andreas) (Admin) Benutzerseite Flattr this
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ollih schrieb:
> Sinus/Cosinus/Wurzel usw. gehn zwar auch aber das in VHDL in den FPGA
> reinzubekommen ist sehr aufwendig und man brauch auch einen recht großen
> FPGA, damit die ganzen Cores reinpassen und wenn mans dann noch mit 64
> bit macht brauch man schon einen Highend FPGA

64 Bit wird auch im DSP sehr aufwendig. Wozu brauchst du überhaupt so 
viele Bits?

Ich würde erst mal schauen was das langsamste an deiner Berechnung ist. 
Wenn es z.B. nur eine Sinus/Cosinus-Operation ist, dann kannst du das 
einfach mit einem CORDIC im FPGA implementieren und an Microblaze 
anbinden. Ohne genaueres darüber zu wissen was wie viel der Rechenzeit 
ausmacht kann man auch keine Tipps für DSPs geben.

Autor: Ollih (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
32 Bit sollten auch reichen.
Das größte Problem weswegen ich die Berechnungen auf einen DSP auslagern 
will ist die Implementierung.
Eine Formel in den FPGA zu bekommen, die was berechnet ist sehr 
Zeitaufwendig, da man das von Hand machen muss indem man die Formel in 
ihre einzelnen Rechenoperationen zerlegt und dann als Statemachine 
implementiert. Ich will das ganze Softwaretechnisch lösen. Also ein Tool 
dem ich meine Formel gebe .. z.B. Matlab soll mir das ganze geschickt in 
C übersetzen und das will ich dann auf einem schnellen DSP laufen 
lassen.

Autor: Andreas Schwarz (andreas) (Admin) Benutzerseite Flattr this
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Meine Idee war eher dass du es weiterhin im Microblaze implementierst, 
und ihn wo nötig aufbohrst um zu langsame Operationen zu beschleunigen.

Aber vorher solltest du dir wirklich noch mal Gedanken machen was du 
eigentlich willst. Gleit-/Festkomma, wie viele Bits, welche Operationen 
wie oft? Mit den bisherigen Informationen kann man auch keinen DSP 
empfehlen.

Autor: Strubi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Moin,

"Geeignet für Batteriebetrieb" und "floating point" ist fast schon eine 
XOR-Bedingung.
Die meisten DSPs können ja nur 16 Bit-Multiplikationen wirklich schnell. 
Zum Rechnen musst du ev. eher in Richtung SHARC oder TigerSHARC gehen. 
Inzwischen kann man sich aber auch schon die ARMs für DSP-Aufgaben 
hernehmen.
Im Endeffekt wird's darauf rauslaufen, dass Du dir den Befehlssatz 
anschaust, und die Zyklen für deine Implementierung abschätzt.
Der Aufwand, FPGA mit DSP zu koppeln ist aber ev. so hoch (sofern du 
kein simples Datenstreaming machst), dass es vielleicht doch besser ist, 
auf der FPGA-Seite aufzurüsten. So klein ist ein 1600er auch nicht, ev. 
bringst Du ja die Pipe unter, wenn du statt Microblaze was simpleres 
nimmst.
Kann Matlab/Simulink nicht auch harte FPGA-Pipelines generieren?

Grüsse,

- Strubi

Autor: gerd (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich meine es gibt für die IDE "Code Composer Studio" von Texas 
Instruments eine Matlab Implementation. Die DSPs von TI sind auch nicht 
die schlechtesten... vllt. wäre das eine Recherche wert?

- gerd

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.