FPGA與DSP信號處理系統(tǒng)的散熱設(shè)計
引言
隨著系統(tǒng)性能的不斷提升,系統(tǒng)功耗也隨之增大,如何對系統(tǒng)進行有效的散熱,控制系統(tǒng)溫度滿足芯片的正常工作條件變成了一個十分棘手的問題。通常使用風(fēng)冷技術(shù)對系統(tǒng)進行散熱。采用風(fēng)冷技術(shù)時要重點考慮散熱效率問題,一般可以通過使用較好的導(dǎo)熱材料和增大散熱面積來實現(xiàn),但這就帶來了系統(tǒng)成本的提高和體積的增加,因此必須選擇最優(yōu)的結(jié)合點。另外,要充分考慮熱量傳播的方向,使其在以盡可能的路徑傳播到外界的同時,能夠保證熱量遠離那些易受溫度影響的器件。現(xiàn)在,一些公司也推出了進行系統(tǒng)散熱設(shè)計的輔助工具,大大提高了系統(tǒng)設(shè)計的可靠性。
1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)以FPGA作為高性能實時信號處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和控制中心,2片DSP為數(shù)據(jù)處理中心,主要包括4個功能模塊――數(shù)據(jù)采集模塊、FPGA數(shù)據(jù)控制模塊、DSP處理模塊和通信模塊,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
系統(tǒng)使用外部5 V穩(wěn)壓電源作為主電源供電;采用50 MHz外部晶振輸入,并在FPGA內(nèi)部完成分頻和倍頻。復(fù)位方式有兩種:上電復(fù)位和手動復(fù)位。在FPGA內(nèi)部,通過計數(shù)器自動產(chǎn)生一個上電復(fù)位信號,然后讓該信號與MAX811提供的復(fù)位信號經(jīng)過與門,產(chǎn)生系統(tǒng)板上的復(fù)位信號,這樣做既能保證上電復(fù)位的時間又能夠保留MAX811手動復(fù)位的特點。
2 系統(tǒng)功耗估計
本系統(tǒng)的核心部分主要由1片F(xiàn)PGA(XC3S1500)與2片DSP(ADSP-TS201)組成,它們占據(jù)了系統(tǒng)功耗的主要部分,因此要對這部分功耗進行大致的估算,同時考慮到板上的其他器件,對估算的結(jié)果適當(dāng)放寬,最終給出電源部分的具體設(shè)計參數(shù)。
(1)FPGA(XC3S1500)功耗估計
XC3S1500正常工作時需要提供3個電壓:1.2 V內(nèi)核電壓、2.5 V以及3.3 V的I/O電壓,其功耗估計情況如表1所列。
(2)DSP(ADSP-TS201)功耗估計
ADSP-TS201正常工作時需要提供3個電壓:1.2 V內(nèi)核電壓、1.6 V片上DRAM電壓以及2.5 V的I/O電壓。當(dāng)ADSP-TS201工作在600MHz時,其功耗情況如表2所列。
評論