利用DSP48E1的pattern detection功能实现数据匹配 数据流, 资源

pengpengpang

对于DSP48E1硬核的功能和结构，尤其是预加器、乘法器和累加器（ALU）的使用很多人都比较清楚，但对于它的另一个强大的功能pattern detection，很多人不是很了解，这里，通过对一个具体的算法实现流程的描述，让大家熟悉这个功能。
算法需求如下：输入数据位宽为16bits，从这个数据流中匹配32’Hf6F62828,一旦匹配成功，给出匹配指示信号。
对于此算法的DSP48应用如下：
1. 首先，由于算法主要是判断输入的数据是否等于32位常数OxF6F62828, 然后给出判断结果指示信号。考虑到资源最优化，如果并行同时处理16路数据，需要消耗16个DSP48 slices，如果使用时分复用的方式，则每个clock cycle完成一个case数据的比较，输入数据采用移位寄存器，每个时钟周期移动1位，构成一种case数据，送入DSP48 slice 做Pattern detector比较，同时输出是否匹配的指示信号。16个clock cycle完成16种case的比较操作。
2. DSP48E1一次操作可以完成48bits数据的匹配运算，因此我们同时做32bits数据的pattern detector操作，输入两个16bits数据（32bits）后开始移位操作，构成32种case数据依次同常数OxF6F62828匹配，32个clock cycle完成匹配检测。
3. DSP48E1的pattern detector结构框图如下：

Figure 1： Pattern Detection logic

由于要匹配的pattern为常数，我们选择设置固定的OxF6F62828为图中的PATTERN值，使用MASK设置屏蔽掉高16位的比较，MASK设置为48’hFFFF00000000。输出PATTERNDETECT为高时，表示找到匹配的pattern。
4. 上面Figure1中仅描述了Pattern的逻辑电路，DSP48E1的完整结构如下图2所示：


Pattern Detection的功能在ALU之后，所以，要将输入数据送入ALU后才能进行匹配操作。将32bits数据从C端口输入，高位扩展到48位（C要求48bits）, ALU设置为C+0的加法功能，即将C的结果输出做比较。
为保证时序要求，打开C寄存器和PatternDetect寄存器，整个匹配链路的latency为2，这样经过32个clock cycle，所有32个case的匹配结果依次由PatternDetect输出为高可以确定是哪个case匹配。
5. 算法总结：
1）32bits移位数据从C端口输入到ALU单元，DSP48E1的OPmode设置为C+0功能。
2）在DSP48E1的属性中配置C打开1级寄存器，PatternDetect寄存器打开，整个计算通路2个clock cycle延迟。
3）在DSP48E1的属性配置中设置Pattern值为固定值0xF6F62828，并配置Pattern选择为固定寄存器值输入，设置MASK的值屏蔽高有效比特，低32bits用于匹配运算。
4）PatternDetect输出值为高时，对应的case即为找到的匹配数据。