基于多核DSP的通用数字信号处理板卡制造技术

本发明专利技术公开一种基于多核DSP的通用数字信号处理板卡，以一片FPGA为主控核心，通过高速串行总线连接两片多核DSP芯片，支持SRIO、PCIe协议；每片DSP接有可扩展的外部存储器和千兆以太网接口，DSP间采用高速串行总线进行互联，支持Hyperlink、SRIO、PCIe协议；FPGA与VPX接插件间通过吉比特收发器进行互联，支持SRIO、PCIe、以太网协议；通用数字信号处理板卡的印制板上FPGA芯片、DSP芯片、外部存储器芯片的安装位置均为能够放置各自系列其他芯片的兼容位置，其尺寸为6U标准。本发明专利技术解决了现有信号处理板卡处理速度慢、存储速率低、数据吞吐量小、通用性差的问题，具有处理速度快、存储速率高、数据吞吐量大、通用性强的优点，可广泛应用于通信、雷达、导弹、遥感、图像处理等领域。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种基于多核DSP的通用数字信号处理板卡，以一片FPGA为主控核心，通过高速串行总线连接两片多核DSP芯片，支持SRIO、PCIe协议；每片DSP接有可扩展的外部存储器和千兆以太网接口，DSP间采用高速串行总线进行互联，支持Hyperlink、SRIO、PCIe协议；FPGA与VPX接插件间通过吉比特收发器进行互联，支持SRIO、PCIe、以太网协议；通用数字信号处理板卡的印制板上FPGA芯片、DSP芯片、外部存储器芯片的安装位置均为能够放置各自系列其他芯片的兼容位置，其尺寸为6U标准。本专利技术解决了现有信号处理板卡处理速度慢、存储速率低、数据吞吐量小、通用性差的问题，具有处理速度快、存储速率高、数据吞吐量大、通用性强的优点，可广泛应用于通信、雷达、导弹、遥感、图像处理等领域。【专利说明】基于多核DSP的通用数字信号处理板卡
本专利技术属于数字信号处理
，主要涉及用于数字信号处理的基于单片FPGA加多片多核DSP芯片的通用数字信号处理板卡设计技术，具体是一种基于多核DSP的通用数字信号处理板卡，可广泛应用于通信、雷达、导弹、遥感、图像处理等领域。
技术介绍
随着数字信号处理技术的不断发展，通信、雷达、图像处理等领域的算法复杂度日益增加，通常在卫星通信、机载雷达、弹载雷达、图像处理系统都会使用专用的数字信号处理板卡来进行边界扫描、图像检测、目标识别等方面的数据处理，但随着对信号处理的质量和实时性的要求日渐精密和严格，单核处理器已经不能很好的满足处理要求，因此设计一种处理速度快、存储器容量大速率快、数据吞吐量大的数字信号处理系统已经成为实现高质量高实时性大数据处理的需要。目前，传统的数字信号处理板卡一般采用多片FPGA+多片单核DSP的架构，虽然现在FPGA芯片集成了丰富的逻辑资源，单核DSP内核频率能达到1.25GHz，并且各处理器集成一定的总线互联资源，能够实现一定的处理能力，但还存在许多的不足:1.传统的数字信号处理板卡，若要实现更强的处理能力就需要大量的处理器芯片的串接，处理器芯片的数量增多必定占用更大的板卡面积，处理器芯片数量很大时甚至需要设计多块信号处理板卡来处理，但现有的数字信号处理系统正朝着尺寸小型化发展，系统本身留给信号处理板卡的空间有限，传统的数字信号处理板卡的可用性和实用性已经无法满足大数据处理的现状。2.传统的数字信号处理板卡使用Flash、SRAM或SDRAM等进行存储器扩展，由于这些存储器有存储容量低或传输速率低的缺点，在数字信号处理日益增大的过程中无法胜任大批量数据的高速存储。3.传统的数字信号处理板卡采用并行总线或通用串行总线资源进行处理器间的互联，由于这些总线协议的传输速率低，使得处理器间数据吞吐量小，降低了系统的实时性。4.传统的数字信号处理板卡的上位机控制一般采用串口、USB2.0、PC1、百兆以太网等协议接口，由于这些协议具有传输速率慢或传输距离短或两者兼有的缺点，导致数据实时性回放受限。5.传统的数字信号处理板卡在印刷电路板(PCB)设计中一般不考虑处理器芯片与同一系列的其他芯片间可兼容的管脚封装，如需进行板卡升级，就需要重新设计PCB电路，延长了设计周期且提高了设计成本。6.传统的数字信号处理板卡一般采用自定义的接插件、自定义的板卡尺寸，使之只能使用在特定的环境中，其通用性不高。综上所述，传统的数字信号处理板卡的板卡体积大、系统稳定性低、存储器容量小速率低、处理器间数据吞吐量小、上位机控制传输距离短传输速率低、板卡通用性差，已无 法满足数字信号处理过程中算法复杂度日益增加数据量日益增大的现状。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述已有技术的不足，提出一种处理速度快、存储器容量大速率快、数据吞吐量大的基于多核DSP的通用数字信号处理板卡。本专利技术是一种基于多核DSP的通用数字信号处理板卡，本专利技术的整个板卡以一片FPGA芯片为主控核心，通过高速串行总线连接两片多核DSP芯片，支持SRIO、PCIe总线协议；每片DSP芯片均各自接有可扩展的外部存储器和千兆以太网接口，两片DSP芯片间采用高速串行总线进行互联，支持Hyperlink、SRIO、PCIe总线协议；FPGA芯片与VPX接插件间通过吉比特收发器(GTX)进行互联，支持SRIO、PCIe、以太网协议；本专利技术的通用数字信号处理板卡的印制板上FPGA芯片、DSP芯片、外部存储器芯片的安装位置为能够放置各自系列其他芯片的兼容位置；本专利技术的通用数字信号处理板卡的尺寸为6U标准。本专利技术的实现还在于:FPGA芯片采用Xilinx公司的VIRTEX-6系列芯片，包括XC6VLX130T、XC6VLX195T、XC6VLX240T、XC6VLX315T、XC6VSX365T、XC6VSX475T，这些芯片的管脚个数、管脚形状、管脚间的间距、芯片尺寸大小都相同；其在本专利技术的通用数字信号处理板卡中的用途是进行数据高速传输和简单的数字信号处理算法处理，如傅里叶变换、脉冲压缩、逆傅里叶变换、模式选择、相位补偿、图像拼接等。本专利技术的实现还在于:多核DSP芯片采用TI公司的TMS320C667X系列芯片，包括TMS320C6672(双核)、TMS320C6674(四核)、TMS320C6678 (八核)，这些芯片的管脚个数、管脚形状、管脚间的间距、芯片尺寸大小都相同；其在本专利技术的通用数字信号处理板卡中的用途是用于实现复杂的数字信号处理算法，如多普勒中心估计、多普勒调频率估计、图像检测、目标识别等。本专利技术的实现还在于:DSP芯片接有的外部存储器芯片采用Samsung公司的DDR3系列芯片，包括K4B1G1646E、K4B2G1646E、K4B4G1646B，这些芯片的管脚个数、管脚形状、管脚间的间距、芯片尺寸大小都相同；其在本专利技术的通用数字信号处理板卡中的用途是用于数字信号处理过程中的数据存储。本专利技术的实现还在于:DSP芯片接有的千兆以太网是通过DSP芯片的SGMII总线与MARVELL公司的以太网物理层芯片(88EE1111)进行互联，其在本专利技术的通用数字信号处理板卡中的用途是进行上位机控制以及数据处理完成后的实时回放。本专利技术的实现还在于:本专利技术的用途是所述的通用数字信号处理板卡的数据存储容量为0.5GB以上，数据存储速率为IGbps以上，数据传输速率为IOGbps以上，数据回放速率为lGbps，数据处理核心单元为多核DSP，实现大容量数据的快速存储、传输、处理、回放。本专利技术与现有技术相比具有以下优点:第一，本专利技术在满足高性能处理能力的基础上采用一片FPGA+两片多核DSP架构，克服了传统的多片FPGA、多片单核DSP的复杂互联结构而造成的系统结构繁杂、体积较大的缺点，使得本专利技术结构简单，体积较小，系统稳定性增强。第二，本专利技术各处理器间都采用高速串行总线进行互联，克服了传统处理器间的并行总线或通用串行总线传输速率慢的缺点，使得本专利技术各处理器间的数据吞吐量大，提高了系统的实时性。第三，本专利技术DSP芯片端采用了 DDR3进行存储器扩展，克服了传统处理器使用Flash、SRAM或SDRAM扩展带来的存储容量低，传输速率低的缺点，使得本专利技术在数据存储方面具有存储容量大、存储速率快的特点。第四，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多核DSP的通用数字信号处理板卡，其特征在于：整个板卡以一片FPGA芯片为主控核心，通过高速串行总线连接两片多核DSP芯片，支持SRIO、PCIe总线协议；每片DSP芯片接有可扩展的外部存储器和千兆以太网接口，两片DSP芯片间采用高速串行总线进行互联，支持Hyperlink、SRIO、PCIe总线协议；FPGA芯片与VPX接插件间通过吉比特收发器进行互联，支持SRIO、PCIe、以太网协议；所述的通用数字信号处理板卡的印制板上FPGA芯片、DSP芯片、外部存储器芯片的安装位置均为能够放置各自系列其他芯片的兼容位置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：全英汇，姚鑫东，邢孟道，李亚超，陈杰，冉磊，肖川江，徐炜，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61