多核数字信号处理卷积算法并行优化

针对国防科技大学自主研发的异构多核数字信号处理(digital signal processing, DSP)芯片的特征以及卷积算法自身特点,提出了一种面向多核DSP架构的高性能多核并行卷积实现方案。针对1×1卷积提出了特征图级多核并行方案;针对卷积核大于1的卷积提出了窗口级多核并行优化设计,同时提出了逐元素向量化计算的核内并行优化实现。实验结果表明,所提并行优化方法实现单核计算效率最高能达到64.95%,在带宽受限情况下,多核并行扩展效率可达到48.36%~88.52%,在典型网络ResNet50上的执行性能与E5-2640 CPU相比,获得了5.39倍性能加速。

一种可级联的多通道实时阵列信号处理系统设计

随着数字波束形成(DBF)体制雷达的集成度要求越来越高,分体式信号处理系统架构已经很难满足要求。为了解决此问题,文中提出一种可级联的多通道实时阵列信号处理系统。首先,在同一块阵列信号处理板上采用24路的模数转换器(ADC)、现场可编程逻辑门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)等芯片,实现多通道ADC采样、下变频、波束控制、数字波束形成、信号处理等功能;然后,通过高速GTH总线、系统同步、系统校准、多级流水等技术实现级联不同数量的阵列信号处理板,可应用于不同规模的DBF体制雷达。

基于虚拟化的软件定义DSP计算技术研究

随着天基计算密集型任务快速增长,星上任务对计算的需求也随之迅猛上涨。星载计算机系统通常采用异构电子系统,其“算力”被封闭在独立的星载计算机内,各计算资源不能彼此共享,容易产生资源浪费,且各个嵌入式软件和可编程逻辑采用非标准的编程,不支持统一升级和综合调用。针对此问题,以异构CPU和DSP计算资源作为研究重点,设计一种基于虚拟化技术的软件定义DSP计算架构,通过分析当前所面临的抽象化和多租户的技术挑战,并借鉴异构GPU和FPGA相关虚拟化技术,综合运用硬件抽象层、时分复用虚拟化、接口调用重定向、组件注册和数据路由等技术,实现DSP异构计算资源多用户共享和高效统一调用。试验验证表明,软件定义DSP计算架构可实现星载异构计算系统软硬件灵活解耦,并支持多个用户和应用同时访问和调用单个DSP计算资源。

基于FPGA和多核DSP的雷达信号处理架构设计

本文首先列出了信号处理系统开发设计流程,然后根据设计参数分析算法和硬件平台的选择。文中重点分析了多核DSP中算法数据流传输与划分,核间通信与同步。最后给出了多核DSP的存储空间和传输时间以及计算时间的分析。

基于飞腾DSP的多视场星敏感器信息处理系统设计

星敏感器是自主导航姿态控制系统中的重要组成部分之一。作为星敏感器的核心部件,信息处理系统对其整机性能有重要影响。基于飞腾多核DSP+复旦微FPGA架构设计了一种全国产化多视场星敏感器信息处理系统。在设计中采用EMIF接口和GPIO接口与复旦微FPGA进行数据交互及控制,将2片串行Flash用于存储星库数据和启动程序,将2片DDR3芯片用于缓存数据。详细介绍了信息处理系统的整体软件流程设计、算法流程设计及实现。经试验验证,该系统可稳定运行并输出正确姿态。在星图分辨率为2048×2048的情况下,系统无初始指向时的数据更新频率为20Hz,有初始指向时的数据更新频率为625Hz。运算性能约为普通ARM架构的3倍,对于提升多视场星敏感器的实时性、丰富其工程化实现方法具有重要意义。

基于多核DSP上下文环境备份与恢复方案的设计与实现

在软件定义计算体系架构中,DSP作为一种常用的硬件资源,势必向虚拟化发展,以便最大化发挥其效能。提出了一种多核DSP上下文环境的备份与恢复的方案,以核0为控制核心,通过合理地内存分配以及读写操作,完成对其余核心在计算过程中的各状态,如寄存器状态、堆栈状态、数据状态以及程序状态的保存与写回,实现了其从计算任务M切换到计算任务N,待N完成后再切换回M继续执行的功能;使用TI公司66AK2H14对方案作测试,验证了其可行性。该方案对多核DSP硬件资源的灵活应用提供了实际的方法和经验。

基于DSP的海上红外小目标检测系统设计

针对海天背景下红外小目标检测实时性低的问题,文中结合DSP硬件特征、算法需求和系统要求,提出一种以多核DSP为核心处理器的红外小目标检测系统实现方案。区别于常规的串行处理方式,该方案采用DSP双核流水处理的软件架构,将海天线检测算法和红外小目标检测算法分别运行在DSP的核1和核2,实现两套算法的并行处理;并通过核0主程序的调度实现海上红外小目标检测功能。在此基础上,采用查找表替代实时计算系数、优化计算过程最大化减少指令流水被打断、软硬件并行处理减少软件负载等方法对软件进行优化,提高软件效率。最后,在红外检测跟踪系统中对实时性和准确性进行应用验证。结果表明,所设计系统处理640×512的红外图像耗时小于25 ms,满足海上红外小目标实时检测的要求。

基于DSP的多通道子带滤波器组设计

针对中波DX发射机模拟信号处理中频率响应偏高的补偿问题,本文设计了多通道滤波器组,利用该滤波器组特性,实现对信号的多频段分组。针对发射机不同频段的频率响应特性可实现频响补偿。在MATLAB软件平台进行仿真实现滤波器组的设计,基于DSP实现程序的硬件实现。通过实测表明,该多通道滤波器组可以有效实现对不同频段信号的近似重建,进而为系统频响补偿提供基础。

一种基于DSP的SCI外设多字节数据包的收发方法

为实现DSP与外部设备之间多字节长数据包的接收和发送,提出一种基于中断方式的接收方法和基于查询方式的发送方法。以DSP2812芯片为平台,数据包长度为48字节为例,与上位机进行数据通信;DSP接收中断一旦产生,即可启动接收状态机,自适应接收数据包;发送过程采用查询形式进行定时或者触发的方式发送,实现长数据包的发送。试验结果表明:该方法收发性能稳定可靠,非常适用于小型化低成本的应用场合,可为实际工程开发提供借鉴和帮助。

基于RS485的多DSP系统在线升级程序方法

我国各项基本实力都已经得到了明显的提升,若要在激烈的国际市场竞争中占据稳定的地位,则不断地加强对现代化新型技术手段的应用已经成为一种必然的发展趋势。为了能够更好地解决密封性要求高、拆卸难等问题,积极提出对RS485总线在线升级的方法,其提升了最终系统程序的应用价值。文章从DSP软件更新方式与方法、基于RS485的系统组成与通信原理、基于RS485的多DSP系统在线升级程序研究策略分析3个层面展开了更为深入的研究与讨论,以消除我国在信息技术行业发展中存在的弊端。

基于网络交换结构的多DSP综合处理平台分析

数字化技术的发展使计算机网络在各个领域得到了广泛运用。其中,多DSP综合处理平台是一个典型代表,其由分布式存储和并行工作站组成。文中从一个实际的服务器环境出发,分析了其网络交换结构对DSP平台处理性能及数据处理能力的影响,并给出了基于DSP的网络交换结构优化方案。

一种用于智慧农业设备的多平台嵌入式程序远程更新系统设计

针对智慧农业设备分布范围广、所处位置偏远引起的现场软件更新工作强度大、难度高的问题,提出一种用于智慧农业设备的多平台嵌入式程序远程更新系统设计方法。该方法利用智慧农业设备中主控芯片DSP的SCI引导加载程序更新原理、ARM的IAP更新程序原理及智慧农业设备组网运行的特点,使用智慧农业设备唯一设备识别码可以指定更新某一个组网设备,并且应用程序和更新程序并行运行,对于重要数据无感更新,且在更新成功后可人为选择合适时机启动使用最新程序,将由于程序更新带来的数据丢失影响降到最低。该方法省时、省力、稳定、效率高、操作简便,具有一定的通用性,可以推广应用于组网运行环境下的嵌入式程序远程更新,具有较高的工程应用价值。

基于多核DSP的矢量高效QR分解技术

以多核数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)作为计算节点的多核DSP集群系统成为一大发展趋势。当前阶段,由于多核DSP内核硬件资源利用不充分与访存带宽限制,峰值性能与实际性能间存在鸿沟。基于C66x内核丰富的指令集架构以及运算指令编排原则,结合编译器提供的汇编信息,设计并优化了QR分解算法,在充分挖掘DSP单核性能极致的同时减少了矩阵分解的计算时间。根据掌握的优化技术,设计并实现基于多核DSP集群系统的大规模并行QR分解模型,并在分布式计算框架上完成了分解任务。分析结果表明,优化后的QR分解计算效率以及C66x单核硬件资源使用率均提升了二十余倍,随着待分解矩阵规模的成倍增加,多核DSP集群相比于单核的计算性能提升也愈加明显。

高光谱RX异常检测的多DS P并行化处理技术

为达到高光谱图像数据RX异常检测处理的高速、实时、海量存储等要求,本文提出了一种基于CPCI Express标准总线架构的多DSP高光谱图像并行处理系统的解决方案。系统采用4片DSP共享数据总线和存储器的紧耦合与Link口互联相结合的硬件拓扑架构。在该硬件平台上,针对光谱RX异常检测算法以及光谱图像三维数据的特点,分配各DSP并行处理任务,提出了一种利用图像空间分块计算并求整个图像的均值矩阵与协方差矩阵的4DSP并行处理技术。结果表明,在保证同等探测效果的条件下,采用本文的RX异常检测算法4DSP并行处理技术,可以达到单DSP处理4倍的时间效率,解决了DSP内存容量对大数据量图像处理的限制,并较好的完成了光谱数据的实时处理要求。

载波轮换调制在级联H桥型STATCOM中的应用

级联H桥型静止无功补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)通过调节单模块有功功率来达到均压的目的,但是会对输出无功电流产生影响。首先对单极倍频调制过程进行双重傅里叶分析,从理论上分析载波移相与单极倍频相结合的调制算法对单模块有功功率的影响,然后提出一种模块间载波轮换的新型调制算法,并且针对模块间如何进行同步切换以及在调制波过零点处切换的问题,给出一种在多DSP系统中的实现方案。该调制算法在不影响输出电压与输出电流质量的同时,从理论上解决了单模块有功功率不平衡的问题。仿真与实验结果验证了这种调制算法的正确性与可行性。

基于FPGA和多DSP的并行信号处理系统的实现

为了克服在高速实时信号处理领域中传统单DSP系统处理能力的瓶颈,多DSP并行处理技术应运而生,成为当前该领域研究的热点。该文提出了一种基于FPGA内部的软FIFO互连结构和4片TI公司的高性能浮点型DSP——TMS320C6701构成的多个DSP之间通信的并行信号处理系统。

基于AD14060的FPGA+多DSP可重构信息处理机设计

研究了一种基于AD14060采用FPGA+多DSP的可重构高速实时信息处理系统,详细分析了多DSP主处理板、多DSP扩展板和系统显示模块的系统结构和工作原理。把FPGA和DSP二者的优点结合起来,兼顾速度和灵活性,有较强的通用性。特点是:易于模块化设计,易于系统扩展,从而提高算法并行化效率。实验结果表明:该系统开发周期短,易于维护,适合实时信号处理,得到了满意的图像处理效果。

基于计算机视觉的产品自动检测系统的研究

产品的自动识别跟踪检测是智能计算机研究的热点。该文建立了基于计算机视觉的产品自动检测系统框架,采用多DSP的硬件设施,达到了实时处理的效果。核心算法为用P型傅里叶描述子进行特征提取,用卡尔曼滤波进行运动目标的跟踪检测。

光电跟踪仪多传感器数据采集研究

光电跟踪仪数据采集是利用DSP处理技术及多总线结构,实现电视跟踪通道、红外跟踪通道、激光测距机、光纤陀螺仪等多传感器数据的提取,并采用CPCI总线技术结合双端口存储器(双端口RAM)实现系统中信息的快速传输,为光电跟踪仪伺服控制系统提供可靠的数据信息。介绍数据采集系统的设计思想及工作原理,重点研究系统中各传感器的控制方式和接口设计等,并简要说明各系统之间的信息传输方式。

一种新型的多DSP图像处理系统的设计与实现

提出并实现了基于TI的TMS32 0C6 414多DSP的实时图像处理系统 .该系统采用模块化设计和多总线结构 ,使用FPGA设计了一种LINKS作为DSP之间的专用图像传输通道 ,其传输速度可以达到 3.2Gbit/s.使用DSP的McBSP构成命令通道 ,用以传输DSP之间的命令消息 .既可以实现点对点的通信 ,也可以实现广播方式的通信 ,并且使该系统具有极强的可扩展性 ,而且可以实现拓扑结构的动态可重构 .系统可以根据图像处理算法并行化结构的改变 ,通过编程实现流水线、SPMD或MPMD结构 。