基于DSP并行处理系统的虚拟仪器设计方法的研究

本文以国家“九五”重点科技攻关项目97-772“自动测试系统与设备技术的研究”为主要研究背景开展的。首先，在深入研究了当前国内外实时数字信号处理技术和VXI虚拟仪器发展技术现状的基础上，提出并实现了一种新的模块化、支持多DSP并行处理的多功能VXI(VMEbus Extensions for Instmmentation)仪器平台VVP(VXI Versatile Plug-in Platform)；其次，提出了在考虑到操作流水线和宏流水线影响下，数据块并行处理策略在基于环网的分布式多DSP系统中的新应用；第三，提出了向共享总线形式的多SHARC(ADSP2106x系列DSP)系统执行“直接宿主机导入”监控程序的新方法；最后提出了利用Petri网和布尔矩阵为主要建模和分析的工具，实现基于消息的多DSP程控仪器主监控程序设计的新方法。 第一章综述部分提出了选题的意义，介绍了实时数字信号处理技术、并行处理技术和VXI虚拟仪器的概念与发展现状，课题提出的背景与主要的研究方向。 第二章在分析了现有VXI多功能仪器和支持多DSP并行处理模块的设计方法的基础上，介绍了VVP平台的基本设计思想，结构特点，具体功能等。VVP仪器采用了加强的基板加若干功能插板的实现形式，可以构建无处理器的基本应用系统，单处理器的典型应用系统直到多处理器的高端应用系统，文中对VXI-VVP接口部分这一共性关键技术的实现方法进行了详细阐述。 第三章首先分析了目前“一模多用”的VXI仪器插板功能子系统实现的一般思路，提出了实现VVP功能子系统多向访问功能的“存储器区地址全透明映射”策略，并结合数字I／O模块的实现过程，描述了基本的和标准的VVP插板应用子系统的基本设计方法。最后分析了基于多SHARC的VVP可扩展并行处理系统的组成方式和结构特点。 第四章先深入分析了多SHARC应用系统中，由多层次流水线控制的并行机制和并行处理性能。提出了在考虑到操作流水线和宏流水线的影响下，数据块并行处理策略在基于环网结构的分布式多SHARC系统中的新应用。文中以FIR和IIR滤波算法为例，对并行块处理策略在多DSP实时数字信号处理应用中的实现方法进行了深入探讨，并对FIR滤波算法进行了验证。 第五章提出了向共享总线的多SHARC系统执行“直接宿主机导入”DSP监控程序的新方法，随后又提出了基于消息的程控仪器主监控程序控制的概念，并以VVP数字I／O模块为例，描述了利用Petri网和布尔矩阵为主要建模和分析的 浙江大学博士学位论文 工具，实现了多DSP程控仪器主监控程序设计的新方法。 第六章提出了符合VXI即插即用规范的VVP虚拟仪器软件系统结构模型， 着重论述了基于WINgx／WINNT软件框架下，己定制功能的VVP典型系统中虚 拟仪器驱动程序、驱动程序功能面板、软面板、知识库文件等软件模块的实现方 法，以及在图形化软件开发平台下设计VVI，应用程序的一般方法。 最后的第七章中总结了本文研究所取得的主要结论，并对进一步的研究工作 进行了展望。