CN103870429B

CN103870429B - 基于嵌入式gpu的高速信号处理板

Info

Publication number: CN103870429B
Application number: CN201410133728.1A
Authority: CN
Inventors: 梁志恒; 陶青长; 毕翱翔
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2014-04-03
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2034-04-03
Also published as: CN103870429A

Abstract

本发明提出一种基于嵌入式GPU的高速信号处理板，包括：包括多个通信接口和多个配置接口的接口模块，以通过配置接口接收配置信息，并通过通信接口实现与外围设备的通信；为处理板供电的电源模块；用于检测处理板的状态的检测模块；用于数据处理的处理模块；通过检测模块获取处理板的状态，且与处理模块进行数据传输及交换，并通过通信接口实现与外围设备的通信的控制模块。本发明实施例的处理板具有小型化、可靠性高、使用灵活的特点，并且可根据实际应用开发进行定制用户接口，从而实现与外围设备进行通信。

Description

基于嵌入式GPU的高速信号处理板

技术领域

本发明涉及高速信号处理技术领域，特别涉及一种基于嵌入式GPU（GraphicProcessing Unit，图形处理器）的高速信号处理板。

背景技术

随着高新技术的快速发展，在越来越多的场合中都需要进行高速信号的处理工作。其中，在高速信号的处理工作中需要进行大量的计算，因此计算单元的性能在高速信号的处理工作中起着极其重要的作用。传统的计算单元有FPGA（Field－ProgrammableGate Array，现场可编程门阵列）、DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）、CPU（Central Processing Unit，中央处理器）等器件，然而，FPGA在数字信号处理和算法方面不具备优势，DSP面对着越来越高的计算性能要求也逐渐显得力不从心，另外，CPU在很多高速信号的处理工作中无法满足实时性的要求。因此，近年来新兴的一种处理核心技术GPU计算技术在高速信号处理领域得到了越来越多的关注。

具体地，GPU具有超多线程和强大的并行计算能力，并且在浮点运算、并行运算等方面，GPU可以提供数十倍乃至于上百倍于CPU的性能，能很好地满足用户的需求。

相关技术中，目前已有的GPU通用开发场合中，一般都是采用“服务器机箱+高端显卡”的方式对GPU进行开发和使用。然而，“服务器机箱+高端显卡”的方式使用了现成的显卡、CPU、器件接口、操作系统等环境，省去了硬件开发的流程，相对降低了开发难度，但是具有以下缺点：

1)占用空间大：由于服务器机箱体积和重量大，尤其是在工业控制领域中很多场合都对服务器机箱体积和重量要求比较严格，导致“服务器机箱+高端显卡”的方式在工业控制领域中的使用严重受限；

2)可靠性较差：在“服务器机箱+高端显卡”的方式中，高端显卡放置在服务器机箱的插槽中，抗震性差，尤其是在一些对可靠性要求很高的场合例如航空电子中，“服务器机箱+高端显卡”的方式的可靠性无法满足用户的要求；

3)灵活性差：在“服务器机箱+高端显卡”的方式中，GPU与外界的数据交换只能通过终端进行，无法根据实际应用开发可定制的用户接口，导致与其他设备之间的互联方式受限，使用方式固定而不灵活。

发明内容

本申请是基于发明人对以下问题的认识和发现作出的：

在当前的工业控制领域中，迫切地需要一种小型化、可靠性高、使用灵活的GPU开发方式以实现对高速信号的实时处理，然而，当前的“服务器机箱+高端显卡”的GPU开发方式无法满足这种迫切需求。

本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题。

为此，本发明的目的在于提出一种具有小型化、可靠性高、使用灵活的特点的基于嵌入式GPU的高速信号处理板。

为达到上述目的，本发明的实施例提出了一种基于嵌入式GPU的高速信号处理板，包括：接口模块，所述接口模块包括多个通信接口和多个配置接口，以通过所述配置接口接收配置信息，并通过所述通信接口实现与外围设备的通信；电源模块，所述电源模块为所述处理板供电；检测模块，所述检测模块与所述电源模块相连，所述检测模块用于检测所述处理板的状态；处理模块，所述处理模块用于数据处理，其中，所述处理模块为图形处理器GPU；以及控制模块，所述控制模块分别与所述接口模块的多个通信接口和多个配置接口、所述检测模块和所述处理模块相连，所述控制模块通过所述检测模块获取所述处理板的状态，且与所述处理模块进行数据传输及交换，并通过所述通信接口实现与所述外围设备的通信。

根据本发明实施例的基于嵌入式GPU的高速信号处理板，通过将GPU芯片直接焊接在高速信号处理板上，即针对独立的GPU芯片进行开发和使用，不需要使用体积庞大的服务器机箱和高端显卡，可以满足小型化的需求，且可靠性大大提高，同时可以在板卡上根据实际需求设计丰富的用户接口，即可根据实际应用开发进行定制用户接口，灵活方便地实现与外围设备例如GPU芯片与其他芯片之间、本板卡与其他板卡之间的通信，提高了使用灵活性。

另外，根据本发明上述实施例的基于嵌入式GPU的高速信号处理板还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述控制模块包括：处理单元，所述处理单元分别与所述接口模块的部分接口和所述检测模块相连，所述处理单元用于对所述控制模块和所述处理模块进行配置、加载和控制；可编程逻辑单元，所述可编程逻辑单元分别与所述接口模块的另一部分接口和所述处理模块相连，所述可编程逻辑单元用于所述控制模块与所述处理模块和所述外围设备进行数据传输及交换。

在一些示例中，所述高速信号处理板还包括：I²C扩展模块，所述I²C扩展模块分别与所述检测模块和所述控制模块的处理单元相连，所述I²C扩展模块用于对I²C功能进行扩展。

在一些示例中，所述高速信号处理板还包括：接口扩展模块，所述接口扩展模块分别与所述处理模块和所述控制模块的可编程逻辑单元相连，所述接口扩展模块用于接口扩展；接口转换模块，所述接口转换模块分别与所述接口扩展模块和所述接口模块的通信接口中的部分通信接口相连，所述接口转换模块用于接口转换。

在一些示例中，所述高速信号处理板还包括：转换模块，所述转换模块分别与所述控制模块的处理单元和所述接口模块的多个通信接口中的部分通信接口相连，所述转换模块用于数据转换。

在一些示例中，所述电源模块包括：多个电源单元，所述多个电源单元为所述处理板供电。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的基于嵌入式GPU的高速信号处理板的结构示意图；

图2为根据本发明一个具体实施例的基于嵌入式GPU的高速信号处理板的结构示意图；

图3为根据本发明一个实施例的ZYNQ的MIO接口功能分配图；

图4为根据本发明一个实施例的PCI/PCIe扩展设计的结构示意图；

图5为根据本发明实施例的ZYNQ启动的流程图；以及

图6为根据本发明一个实施例的基于嵌入式GPU的高速信号处理板的电源模块的拓扑结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于嵌入式GPU的高速信号处理板。

图1为根据本发明一个实施例的基于嵌入式GPU的高速信号处理板的结构示意图。如图1所示，根据本发明一个实施例的基于嵌入式GPU的高速信号处理板100包括：接口模块10、电源模块20、检测模块30、处理模块40和控制模块50。其中，接口模块10包括多个通信接口（如图1所示的通信接口101、…、通信接口10N）和多个配置接口（如图1所示的配置接口11、…、配置接口1M），N和M为正整数。

具体而言，本发明实施例通过配置接口接收配置信息，并通过通信接口实现与外围设备的通信。电源模块20为处理板100供电。检测模块30与电源模块20相连，检测模块30用于检测处理板100的状态。处理模块40用于数据处理，其中，处理模块40优选为GPU。控制模块50分别与接口模块10的多个通信接口和多个配置接口、检测模块30和处理模块40相连，控制模块50通过检测模块30获取处理板100的状态，且与处理模块40进行数据传输及交换，并通过通信接口实现与外围设备的通信。本发明实施例通过将GPU芯片直接焊接在高速信号处理板上，不需要使用体积庞大的服务器机箱和高端显卡，可以满足小型化的需求，且可靠性大大提高，同时可以在板卡上根据实际需求设计丰富的用户接口，灵活方便地实现与外围设备例如GPU芯片与其他芯片之间、本板卡与其他板卡之间的通信，提高了使用灵活性。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图2所示，处理板100的板卡的结构类型可以采用标准的CPCI6U板卡类型，其中，板卡上支持的通信接口包括：PCI、PCIe、LINK、AURORA、GbE、UART、I²C、HDMI等，即接口模块10包括的多个通信接口可以为如图2所示的PCI、PCIe、LINK、AURORA、GbE、UART、I²C、HDMI等通信接口，以实现与外围设备例如其他芯片和板卡之间的通信。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图2所示，处理板100上的处理模块40优选为GPU。具体地，处理板100的处理模块40可以采用NVDIA新一代的Fermi架构的GPU芯片，具有240个核心、2Gbyte GDDR5存储、256bit位宽的存储总线、80Gbyte/s的存储带宽，并且具有x16的PCIe2.0接口。

进一步地，在本发明一个实施例中，如图2所示，控制模块50包括：处理单元PS(Processing System，处理系统)和可编程逻辑单元PL(Programmable Logic，可编程序逻辑)。具体地，处理单元PS分别与接口模块10的部分接口和检测模块30相连，处理单元PS用于对控制模块50即控制模块50的处理单元PS和可编程逻辑单元PL和处理模块40进行配置、加载和控制。可编程逻辑单元PL分别与接口模块10的另一部分接口和处理模块40相连，可编程逻辑单元PL用于控制模块50与处理模块40和外围设备进行数据传输及交换。

具体而言，处理板100上的控制模块50可以采用赛灵思的高性能ZYNQ-7000AllProgrammable SoC，型号为XC7Z045，可以分为处理单元PS和可编程逻辑单元PL。处理单元PS内置一个双核的ARM Cortex-A9处理器，最高主频1GHz，32KB的指令缓存以及32KB的数据缓存，512KB的二级缓存，支持DDR3、DDR2等外部存储以及QSPI、NAND、NOR等外部静态存储，包含UART、CAN、I²C、SPI等丰富的外设接口。可编程逻辑单元PL相当于一片Kintex-7FPGA，包含丰富的可编程逻辑资源和包括PCIe、AURORA、LINK等在内的各种IP核。本发明的一个具体实施例中，在处理单元PS上运行Linux系统，为处理模块40即GPU提供控制和开发环境，通过多个配置接口接收配置信息，即可以通过外挂的DDR3SDRAM、QSPI、NVRAM、NAND等存储器，实现对处理单元PS、可编程逻辑单元PL、处理模块即GPU的配置、加载和控制。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图2所示，上述的处理板100还包括I²C扩展模块I²C Switch。其中，I²C扩展模块I²C Switch分别与检测模块30和控制模块50的处理单元PS相连，I²C扩展模块I²C Switch用于对I²C功能进行扩展。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图2所示，上述的处理板100还包括：接口扩展模块PCIe Switch和接口转换模块PCIe-PCI Bridge。其中，接口扩展模块PCIeSwitch分别与处理模块40和控制模块50的可编程逻辑单元PL相连，接口扩展模块PCIe Switch用于接口扩展。接口转换模块PCIe-PCI Bridge分别与接口扩展模块PCIeSwitch和接口模块10的多个通信接口中的部分通信接口相连，接口转换模块PCIe-PCIBridge用于接口转换，以实现与外围设备的通信。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图2所示，上述的处理板100还包括转换模块PHY，转换模块PHY分别与控制模块50的处理单元PS和接口模块10的通信接口例如Ethernet相连，转换模块PHY用于数据转换。

优选地，在本发明的一个具体实施例中，如图2所示，处理板100上的外围接口即接口模块10的多个配置接口和多个通信接口可以分为PS部分的接口和PL部分的接口，即与处理单元PS连接的接口和与可编程逻辑单元PL连接的接口。

其中，如图2和图3所示，在本发明的实施例中，PS部分的接口完成配置、加载、信息监控以及调试，主要包括DDR3SDRAM、QSPI、NVRAM、NAND、GbE、UART、I²C等接口，ZYNQ即控制模块50的MIO接口功能分配如图3所示，QSPI用于上电的加载和配置，UART0用于操作系统调试的console，GbE0在系统调试时用于传输大数据，系统调试结束后可以作为网络通信接口，I²C用于板级的各物理状态的监控，包括读取温度和传感器信息、各电源功耗等。具体地，PS部分的各接口详细描述如下：

1)DDR3SDRAM作为系统的内存使用；

2)QSPI用于存放处理单元PS的启动配置程序和用户程序。其中，处理单元PS的片外启动支持4种模式：QSPI、NOR、NAND以及SD。使用NOR配置时，占用大量的IO数量，使得其他的CPU即ZYNQ外设不能够使用MIO作为IO输出，并且NOR只能支持8bit操作模式，其IO带宽受到一定的影响；NAND不能在片内执行代码，上电加载过程中必须先将其前4K地址拷贝到内存中并执行，然后再开始初始化NAND，将FSBL文件搬移到RAM中，且初始化的代码只能用汇编语言来实现，调试难度较大；SD采用插卡式，在消费类电子中有着广泛的应用，但结构与安全性相对较差；QSPI能够在FLASH中执行代码，第三方软件对QSPI的支持效果最好，并且赛灵思为QSPI模式单独留有寻址空间。因此，本发明实施例采用QSPI模式，芯片型号为SPANSION公司的S25FL512S；

3)NVRAM用于存放经常变化的环境变量。相对于其他FLASH，NVRAM的优势在于擦除次数。NVRAM的擦除次数可以达到10¹⁴次，用来存放经常变化的环境变量值有着天然优势；

4)NAND作为本发明实施例的大规模存储扩展。在本发明实施例中将不可避免的用到大容量存储，使用NAND作为系统中以后使用大容量存储的备用设备；

5)GbE(千兆以太网)即图2所示的Ethernet接口作为本发明实施例的对外调试接口。ZYNQ网络控制器支持1000M的网络MAC层，对外接口支持GMII、RGMII、SGMII三种模式。SGMII需要用到额外的GTX资源，GMII需要额外的IO，RGMII接口可以通过MIO管脚分配直接与转换模块PHY相连，不占用PL中额外的IO管脚。因此本发明实施例选用RGMII接口，本发明实施例的转换模块PHY芯片型号可以为MAVERLL的88E1111；

6)UART经过如图2所示的USB-UART接口的转换芯片，对外使用USB作为调试接口；

7)I²C用于检测模块30向CPU传递处理板工作信息，包括板卡即处理板100ID号、电源模块20的工作电流和工作电压即电源模块20的供电电流的电流值和电压值、板卡的温度等。然而，由于ZYNQ只提供了一通道的I²C接口，需要通过扩展芯片来进行I²C的功能扩展，即通过I²C扩展模块I²C Switch对I²C功能进行扩展，在本发明实施例中，I²C扩展模块的芯片选用NXP公司的PCA9528。

另外，如图2和图4所示，PL部分的接口完成ZYNQ与GPU之间、与其他板卡之间的数据传输以及图形显示功能，包括PCI/PCIe、LINK、AURORA、HDMI等。具体地，PL部分的各接口详细描述如下：

1)PCI/PCIe完成ZYNQ与GPU之间以及与其他设备之间的数据传输。在本发明实施例中，GPU作为Linux系统的外设，与CPU即ZYNQ之间的数据传输需要通过PCIe接口完成，同时为了完成与其他PCI/PCIe设备之间的通信，本板卡设计了与其他设备之间的PCI/PCIe接口。由于ZYNQ上只提供了一个x8的PCIe核，所以需要通过PCIeSwitch完成PCIe的端点数扩展；为了兼容与PCI设备的通信，需要通过PCIe-PCI Bridge完成PCIe到PCI的接口转换。在本发明的一个具体实施例中，PCIe Switch可以选用IDT的89HPES64H16AG2，其主要特点为64lane、16port，端口配置功能灵活，最多可配置为8路x8的PCIe，兼容PCIe Gen2和Gen1，高达512Gbps的交换带宽，支持最大128B到2KB的payload size，PCIe-PCI Bridge可以选用PLX公司的PLX8112。本发明实施例在经过如4所示的PCI/PCIe的扩展设计进行扩展之后，本板卡可以与多路其他PCI/PCIe设备通信；

2)全双工LINK用于与板外的高速数据传输，最高高速传输数据率可达4.8GBps；

3)AURORA用于与板外的高速数据传输。AURORA为赛灵思提供的基于高速串行收发器GTX的串行通信接口，8x的AURORA数据传输率可达40Gbps；

4)HDMI接口用于本板卡的图形输出。HDMI接口芯片选用ADI公司的ADV7511，支持HDMI1.4协议标准，支持3D Video以及音频，最高支持1080p，支持RGB、YCbCr以及DDR接口，本板卡中HDMI接口芯片的输入模式为24bit位宽的RGB。

在本发明的一个实施例中，如图4所示，本发明实施例的ZYNQ的启动与普通FPGA启动方式有很大的不同。ZYNQ的PL部分的加载只能通过PS部分将配置文件写入，因此，ZYNQ在启动时必须先启动PS部分，然后PS部分从其外部存储器中读出PL部分的配置文件写入PL部分。如5所示，ZYNQ的启动流程包括以下步骤：

S501，启动ROM。

S502，下载和执行FSBL。

S503，从QSPI中下载PL部分的配置文件。

S504，下载和执行U-Boot。

S505，下载Linux内核。

S506，下载设备树。

S507，下载文件系统。

S508，启动。

另外，如图2所示，上述的电源模块20即POWER为处理板100供电，具体地，在本发明的一个具体实施例中，如图6所示，板上的电源系统即电源模块包括多个电源单元（如图6所示的LTM4628、TPS54494、LT3083等），多个电源单元共提供0.75V、1.0V、1.5V、1.8V、1.9V、3.3V、-6V七种电平的电源，所使用的电源芯片包括LINEAR公司的LTM4628芯片、LT3083芯片和TI公司的TPS54494芯片、TPS51200芯片、PTN78000A芯片，以为板卡提供多种低纹波数字电源，从而为处理板100供电。

进一步地，如图2所示，上述的检测模块30即Monitor用于检测处理板100的状态。具体地，检测模块30实时检测板卡状态，包括板卡的ID号、电源模块20的工作电流、工作电压、板卡温度等，并传递给CPU。另外，在本发明的一个具体实施例中，板卡上用24LC00来存放板卡ID号，通过INA219来读取各个电源模块的电源子模块的工作电流、工作电压等相关信息，通过均匀分布在板卡四周的ADT75芯片实时检测板卡温度，这些芯片均为I²C接口，所以需通过I²C扩展模块I²C Switch的I²C扩展芯片PCA9528连接至CPU，实现与CPU之间的信息传递即数据传输。

综上所述，根据本发明实施例的基于嵌入式GPU的高速信号处理板，通过将GPU芯片直接焊接在高速信号处理板上，即针对独立的GPU芯片进行开发和使用，不需要使用体积庞大的服务器机箱和高端显卡，可以满足小型化的需求，且可靠性大大提高，同时可以在板卡上根据实际需求设计丰富的用户接口，即可根据实际应用开发进行定制用户接口，灵活方便地实现与外围设备例如GPU芯片与其他芯片之间、本板卡与其他板卡之间的通信，提高了使用灵活性。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims

1.一种基于嵌入式GPU的高速信号处理板，其特征在于，包括：

接口模块，所述接口模块包括多个通信接口和多个配置接口，以通过所述配置接口接收配置信息，并通过所述通信接口实现与外围设备的通信，其中，多个通信接口包括PCI、PCIe、LINK、AURORA、GbE、UART、I²C、HDMI；

电源模块，所述电源模块为所述处理板供电，其中，所述电源模块包括：

多个电源单元，所述多个电源单元为所述处理板供电，所述处理板的板卡的结构类型采用标准的CPCI板卡类型；

检测模块，所述检测模块与所述电源模块相连，所述检测模块用于检测所述处理板的状态；

处理模块，所述处理模块用于数据处理，其中，所述处理模块为图形处理器GPU；以及

控制模块，所述控制模块分别与所述接口模块的多个通信接口和多个配置接口、所述检测模块和所述处理模块相连，所述控制模块通过所述检测模块获取所述处理板的状态，且与所述处理模块进行数据传输及交换，并通过所述通信接口实现与所述外围设备的通信，其中，所述控制模块包括：

处理单元，所述处理单元分别与所述接口模块的部分接口和所述检测模块相连，所述处理单元用于对所述控制模块和所述处理模块进行配置、加载和控制；

可编程逻辑单元，所述可编程逻辑单元分别与所述接口模块的另一部分接口和所述处理模块相连，所述可编程逻辑单元用于所述控制模块与所述处理模块和所述外围设备进行数据传输及交换；

I²C扩展模块，所述I²C扩展模块分别与所述检测模块和所述控制模块的处理单元相连，所述I²C扩展模块用于对I²C功能进行扩展；

接口扩展模块，所述接口扩展模块分别与所述处理模块和所述控制模块的可编程逻辑单元相连，所述接口扩展模块用于接口扩展；

接口转换模块，所述接口转换模块分别与所述接口扩展模块和所述接口模块的多个通信接口中的部分通信接口相连，所述接口转换模块用于接口转换；

转换模块，所述转换模块分别与所述控制模块的处理单元和所述接口模块的通信接口中的部分通信接口相连，所述转换模块用于数据转换。