基于高性能FPGA与多核DSP架构的并行设计

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1、基于高性能FPGA与多核DSP架构的并行设计作者姓名胡桂彬学校导师姓名、职称企业导师姓名、职称申请学位类别邢孟道教授岳小军高工工程硕士学校代码分类号10701TN95学密号级1302121475公开西安电子科技大学硕士学位论文基于高性能FPGA与多核DSP架构的并行设计作者姓名：胡桂彬领域：电子与通信工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：邢孟道教授企业导师姓名、职称：岳小军高工学院：电子工程学院提交日期：2015年12月AParallelDesignBasedonHighPerformanceFPGAandMulti-coreDSPAthesissubmittedtoXIDIAN

2、UNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicsandCommunicationsEngineeringByHuGuibinSupervisor:XingMengdaoYueXiaojunDecember2015西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为

3、获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位

4、论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要海量数据实时处理是当今信号处理领域迫在眉睫的任务，对于雷达信号处理系统，大数据实时处理亦是重中之重。传统雷达信号处理系统由于自身限制，已无法满足越来越高的处理性能要求。本文对当前并行处理软硬件技术进行剖析，设计一种基于高性能FPGA与多核DSP架构的并行处理板卡，并研究其并行性。本文首先综合分析板卡在并行处理能力方面的具体需求，根据需求进行主处理器芯片选型，选定TI公司最新多核DSPTMS320C6678与Xilinx公司Virtex-7系列高性能FPGAXC7VX690T，针对主处理器芯片提出板卡电源模块、时钟模块

5、的具体设计以及相关外围电路设计。其次，分析板卡处理器芯片间的并行性，探讨与并行性密切相关的高速互联技术SRIO、HyperLink和PCIe，通过并行数据流安排以及高速互联技术实现处理器间并行设计。然后，介绍TMS320C6678及其多核同步机制，利用多核并行实现超长点数FFT为例来探讨TMS320C6678的多核并行编程技术。最后，介绍Xilinx公司全新高层次综合工具VivadoHLS，分析其并行优化策略，利用VivadoHLS可以将C、C++、SystemC等高级编程语言算法直接转化为RTL级代码并在FPGA上实现。本文完成基于高性能FPGA与多核DSP架构的并行处理板卡硬件设

6、计，并实现基于该板卡的软件并行性分析。探讨当前主流的多核DSP并行编程技术，对超长点数FFT实现结果以及多核DSP并行性能进行分析。利用高层次综合工具VivadoHLS实现对FPGA高效并行开发，以一个FIR滤波器为例，通过并行优化指令，使其运算时间从186个时钟周期提升到3个时钟周期。关键词：PFGA，DSP，HLS，并行论文类型：应用基础技术类I西安电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTMassdatareal-timeprocessingisanurgenttaskinsignalprocessingfield,anditisalsothemostimpo

7、rtantthinginradarsignalprocessingsystem.Traditionalradarsignalprocessingsystemhasbeenunabletomeetmoreandmorehighdemandsonperformance.Inviewofthissituation,aparallelprocessingboardbasedonhighperformanceFPGAandmulti-coreDSPhasbeende