基于SoC在线重构的VPX并行DSP信号处理板卡

摘要

本发明公开了一种基于SoC在线重构的VPX并行DSP信号处理板卡，以FPGA芯片作为板级SoC控制器，两片DSP芯片为数字信号处理板卡的核心运算芯片。在实际配置DSP芯片的时候，作为SoC控制器的FPGA可以通过对DSP进行硬件复位和启动模式切换，利用千兆以太网完成工作代码的动态重配置，大大提高数字信号处理时的灵活度和实时性。DSP芯片通过VPX接口传输的SRIO X4、千兆以太网两种高速串行总线信号，以及经过PCIE交换芯片重新打包转发的PCIE X2高速串行总线信号，接收待处理的数据信号和控制指令；或者通过RJ45网口接收外接设备的千兆以太网协议信号。

主权项

一种基于SoC在线重构的VPX并行DSP信号处理板卡，其特征在于，包括：一VPX接口，包括VPX P0接口、VPX P1接口和VPX P2接口，用于DSP信号处理板卡与外部的主控交换机板和FPGA信号预处理板的连接，以及为DSP信号处理板卡提供输入电源接口；所述的VPX P0接口包括输入电源接口和系统信号接口；所述的VPX P1接口包括数据平面接口、控制平面接口、扩展平面接口和用户自定义接口；其中，数据平面接口提供两两个SRIO x4高速串行总线接口，分别连接DSP1、DSP2两个主运算主芯片，以及连接FPGA信号预处理板，用于将外部FPGA信号预处理板的信号输入到DSP1、DSP2；控制平面接口提供两个千兆以太网总线接口，分别连接DSP1、DSP2两个主运算主芯片，以及连接主控交换机板，用于将主控交换机板对DSP芯片的控制信号和在线重配置命令传给DSP芯片；扩展平面接口提供一个PCIe x4高速串行总线接口，且连接到PCIE交换芯片，用于将主控交换机板采用的PCIE协议信号同步到PCIE交换芯片；用户自定义接口提供两个异步串口接口，分别接DSP1、DSP2，作为主控交换板与DSP芯片的调试接口；所述的VPX P2接口作为用户自定义接口；用户自定义接口提供32对差分信号线接口及8路单端信号线接口；差分信号线接口连接到FPGA Soc控制器，单端信号线接口连接到DSP1、DSP2；用户自定义接口主要作为主控交换机板的控制命令、备用数据的数据链路接口，同时作为与背板其他板卡间的握手信号、数据交换接口，以及与后面IO板连接，实现与外部接口的数据交换；一以太网PHY芯片，与RJ45网口连接，外部通过RJ45网口将信号发送到以太网PHY芯片，以太网PHY芯片在物理层完成协议转化后，通过SGMII高速串行总线将数据分别发送到DSP1和DSP2芯片进行信号运算处理；同时，DSP1和DSP2可以通过该链路将数发送至RJ45网口实现与外部设备的通信；两DSP芯片，分别为DSP1和DSP2；两个DSP芯片接收VPX接口传输的SRIO X4、千兆以太网两种高速串行总线信号，以及经过PCIE交换芯片重新打包转发的PCIE X2高速串行总线信号，根据接收到的总线信号中的指令和数据，完成信号处理工作；在两片DSP之间，通过Hyper‑Link高速串行接口4通道模式实现DSP芯片间的高速总线互连，使两片DSP可以访问相互的存储空间，实现数据交互协同工作；八片DDR3存储芯片分为两组，每组四片，一片DSP芯片对应一组DDR3存储芯片，用于DSP芯片做信号处理运算时实现大容量数据存取扩展功能；两片FLASH存储芯片，两片FLASH存储芯片分别与FPGA SoC控制器连接，每片FLASH芯片还对应连接一片DSP芯片；FLASH存储芯片作用一是独立作为DSP芯片和FPGA芯片的外部存储器接口，即EMIF接口，用于DSP芯片或者FPGA芯片掉电后的数据存储保护功能；二是作为公用的存储空间实现了DSP芯片和FPGA SoC控制器间的数据交互传输功能；一PCIE交换芯片，用于对采用PCIE X4的总线协议的数据与命令进行拆分、重新打包后，变为两路PCIE X2高速串行总线信号，并分别发送到DSP1和DSP2，以实现与DSP芯片的控制和数据交换；一FPGA SoC控制器，即PFGA芯片作为片上系统，简称SoC；主要用于完成板级控制管理功能，实现对该信号处理板中各个芯片的控制、配置、监控工作，同时完成部分输入信号的预处理工作。