L ời nĩi đầu
2. Ứng dụng của DSP và FPGA trong thiết bị điện tử
Hiện nay, FPGA cĩ thể được sử dụng trong bốn lĩnh vực chính: xử lí tín hiệu số, tích hợp vi điều khiển, giao tiếp giữa các lớp thực thể và tái cấu hình máy tính. Với việc phát triển về cơng nghệ vi mạch điện tử thế hệ mới và vai trị của nĩ trong thiết kế ứng dụng luơn thể hiện được nhiều ưu điểm nổi bật do cĩ khả năng thực hiện các thuật tốn phức hợp dùng để xử lí tín hiệu, vì vậy một hệ phổ kế gamma sử dụng kĩ thuật DSP sẽ cĩ nhiều ưu điểm hơn so với hệ thống tương tự truyền thống. Theo cách tiếp cận này, chất lượng cao nhất của các phép đo phải đạt được độ chính xác ở tốc độ đếm thấp lẫn tốc độ đếm cao và khi sử dụng các đầu dị bức xạ khác nhau. Các mạch điện tử chức năng chính của hệ phổ kế, như lọc và khuếch đại tín hiệu, phát hiện và loại bỏ các xung chồng chập, phân tích biên độ và xuất phổ năng lượng. Các chức năng này cĩ thể được thực hiện tốt bằng các thuật toán xử lí tín hiệu số dùng FPGA nhờ việc xác định các hoạt động khả lập trình của nĩ. Sử dụng kĩ thuật DSP làm tăng đáng kể tính linh hoạt của hệ
thống, cho phép tái lập cấu hình đơn giản cũng như hiệu chỉnh các tham số hoạt động của hệ thống mà khơng cần can thiệp vào phần cứng, cho nên các thiết bị sử dụng kĩ thuật DSP cĩ thể kết nối với máy tính một cách dễ dàng hơn. Nhờ vào khả năng mềm dẻo và tổ chức mạch linh hoạt đĩ của kĩ thuật DSP cho phép các nhà thiết kế định nghĩa và thay đổi chức năng hoạt động của mạch cũng như lựa chọn tối ưu xử lí tín hiệu số trong phổ kế gamma bằng cách lập trình nên mảng các phần tử logic khả lập trình. Với những ưu điểm đĩ, kĩ thuật DSP qua FPGA được sử dụng để cải tiến các thiết bị ghi đo bức xạ với dung lượng bộ nhớ cao, tốc độ xử lí nhanh, tính năng điều khiển mềm dẻo, khả năng nhập/xuất dữ liệu lớn,... cho phép dữ liệu hố và lưu trữ nhiều dạng thơng tin theo chế độ thời gian thực hoặc ngoại tuyến, đồng thời cấu hình đo cho phép cĩ nhiều lựa chọn các chức năng một cách ưu việt hơn nhờ vào phần mềm điểu khiển, nhưng tất cả các yêu cầu về thu nhận-xử lí thơng tin vẫn được bảo đảm.
Ngày nay, việc xây dựng các hệ thống phổ kế gamma dựa trên kĩ thuật điện tử mới sử dụng kĩ thuật FPGA thơng qua các phần mềm ứng dụng được phát triển cùng với ngơn ngữ lập trình VHDL đang được nghiên cứu, phát triển mạnh mẽ ở nhiều nước, trong đĩ cĩ Việt Nam. Kĩ thuật điện tử thế hệ mới FPGA giúp người sử dụng cĩ thể thiết kế, mơ phỏng, phân tích mạch chi tiết trước khi hoàn chỉnh mạch tối ưu, liên kết dữ liệu nhờ vào cơng cụ phần mềm Max+plusII của hãng Altera, hoặc ISE của hãng Xilinx. Thơng qua việc lưu trữ dữ liệu tạm thời vào bộ nhớ trong cĩ dung lượng đủ lớn của vi mạch FPGA, người sử dụng cĩ thể thay đổi thiết kế tức thời và tuỳ ý, biên dịch và nạp trực tiếp nội dung mới vào vi mạch để thực hiện các chức năng điều khiển mạch điện tử theo đúng ý đồ thiết kế mới. Hơn nữa, nhờ áp dụng cơng nghệ CMOS để chế tạo nên các dịng FPGA cĩ khả năng tích hợp được nhiều cổng cửa với thời gian trễ đủ nhỏ giữa các phần tử liên kết trực tiếp cho phép truy xuất dữ liệu nhanh hơn, dịng tiêu thụ nhỏ hơn và thực sự tiện lợi hơn trong bố trí thiết kế.
§5.2. PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN TỬ SỐ