基于多核DSP的阵列信号处理系统设计

• 作 者: 张晓燚
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 阵列信号处理 数字信号处理器 现场可编程门阵列 异构运算 双总线结构

作为信号处理领域最重要的分支之一，阵列信号处理在雷达、声纳、通信等系统中有着广泛的应用。随着阵列信号处理理论研究的深入，信号处理机需要处理更多的数据，相关的信号处理算法也日趋复杂。大数据量计算的任务已经超越了传统的单处理器信号处理机的处理能力，复杂的信号处理算法对于信号处理系统的实时性、计算精度以及数据吞吐能力等方面提出了越来越高的要求。解决上述矛盾的有效方法是借助最新的计算机和大规模集成电路技术设计专用的阵列信号处理系统。　　本文介绍了阵列信号处理系统目前的发展状况，通过分析现有的典型信号处理系统构架并结合阵列信号处理的特点和发展趋势，提出了一种能够适应大规模运算和高速数据吞吐的阵列信号处理系统设计方案。本文首先讨论了阵列信号处理系统的结构、功能和性能，确立了数据和控制分离的双总线结构、基于多核DSP和大规模FPGA的组成的异构运算单元、由输入、处理、交互三个单元构成的系统结构等关键设计内容，并对重要的规范和性能指标提出了明确的定义。其次，本文详细阐述了该阵列信号处理系统的软、硬件设计实现方法，并重点讨论了DSP和大规模FPGA在阵列信号处理中的应用和并行处理在本设计中的实现方法。　　最后，通过对各个模块的测试和全系统测试，证明了基于多核DSP和大规模FPGA的阵列信号处理系统满足设计要求，能够适应现代阵列信号处理算法对于运算能力和数据吞吐能力的需求，具有较高的应用价值。