一种多DSP分布式并行系统设计方案.pdf

在IT行业，尤其是数字信号处理领域，多DSP（数字信号处理器）分布式并行系统设计方案是一种极具实用价值的技术方案。以下将详细介绍多DSP分布式并行系统设计方案的相关知识点。 ### 多DSP分布式并行系统设计背景 实时音频信号处理是很多应用的基础，例如在语音识别、通信、声纳探测等领域，对于信号处理的实时性和准确性有极高的要求。传统的单处理器系统难以满足这些需求，因此多DSP分布式并行处理系统的概念应运而生。这种系统通过多个DSP芯片同时工作，实现对信号的高速并行处理，从而大幅提升了实时信号处理的性能。 ### 多DSP分布式并行系统硬件设计 #### 系统总体架构 多DSP分布式并行处理系统的架构设计是整个方案的关键。系统由多个DSP芯片组成，其中DSP1和DSP2负责对采集到的音频信号进行FIR（有限脉冲响应）滤波处理，DSP0则负责将DSP1和DSP2处理后的数据融合处理。系统采用ADSP2106x系列芯片，这些芯片自带控制握手信号和时钟线，能够直接相连组成一个紧密耦合的多处理器系统。 #### 硬件电路模块化设计 硬件电路的设计分为多个功能模块，包括电源与复位电路、时钟电路、DSP与外部存储器接口电路、DSP与A/D（模拟/数字）转换器接口电路、主从DSP之间的连接电路等。每个模块的设计都需考虑其与系统总体架构的协调，以及如何在保证性能的前提下，实现高效稳定的数据传输和处理。 ##### DSP与外部存储器接口电路 DSP芯片内部没有提供ROM，因此需要通过外部存储器扩展。为了减少DSP读写数据时的握手操作，通常会使用FIFO作为数据缓冲。系统使用IDT7204扩展为16位FIFO，这为DSP与外部设备（如PC机）之间的数据交换提供了便利。 ##### DSP与A/D接口电路 为了实现音频信号的数字化处理，系统需要连接A/D转换器。本系统选用16位A/D器件AD7660，通过其BUSY端口与DSP芯片的DMAR1端口连接，实现DMA（直接内存访问）请求。每当AD7660转换完成一个数据后，就会启动一个DMA请求，DSP响应此请求并读取数据。 ##### 主从DSP连接电路 为了构建松耦合的多DSP并行系统，多个ADSP2106x利用链路口连接。DSP1和DSP2通过各自的链路口从DSP0加载程序，实现程序的同步。三个DSP的复位引脚接同一个复位信号，而DSP0的FLAG1端口则与DSP1和DSP2相连，以确保同步。 ### 多DSP分布式并行系统软件设计 多DSP分布式并行处理系统软件设计的核心在于音频数字信号的实时处理以及对PC机控制信号的响应。系统采用静态任务分配法，使得第1和第2片ADSP2106x从A/D器件直接读取采样后的音频数据，进行FIR滤波处理。而第0片ADSP2106x则通过LinkPort接收来自其他DSP芯片处理后的数据，进而进行数据融合处理，以快速得到清晰的声音信号。 在软件层面，还需要考虑数据的处理流程和任务的分配策略。合理的任务分配可以最大限度地利用多DSP系统的并行性，提高处理效率。例如，将音频信号处理任务按照一定的逻辑分配给不同的DSP，每个DSP仅处理其擅长的部分，最终通过数据融合得到完整的处理结果。 ### 实际应用与优势 多DSP分布式并行处理系统在音频信号实时处理中具有明显的优势。它能够有效提高信号处理的速度，使得实时处理成为可能。系统的可扩展性强，可根据需要灵活增加或减少DSP芯片，以适应不同的性能要求。此外，系统结构简单、编程方便，为用户提供了极大的便利。 多DSP分布式并行系统设计方案通过充分利用DSP的DMA和链路口资源，以及模块化的硬件设计和有效的软件策略，实现了高性能的实时音频信号处理。这种系统设计不仅在学术上有较高的研究价值，也具有很大的商业应用潜力。