随着移动通信与人工智能技术的进步与发展,超高清视频传输、实时信号处理、虚拟现实与增强现实等业务逐渐兴起,各种业务对与硬件设备的计算能力要求也在逐渐提高。传统同构的信号处理系统已经难以满足现代信号处理任务的需求,处理任务单一,升级维护困难等问题尤为明显。利用多种硬件协同工作,形成异构一体化的硬件平台,开发具有易维护、迭代快、速度快等特点的信号处理系统,已经成为了一种趋势。本文在自主研发的CPU+FPGA异构一体化平台上,实现了针对一体化平台的软件架构,完成了基于4G LTE PUSCH信道下的视频业务收发演示系统,主要贡献在于:1.分析了用于设计软件框架的基础概念,包括操作系统的进程模型与线程模型,操作系统的常用调度方式以及对应的开销。比较了进程间常用的通信方式,对每一种通信方式的使用方式,实现原理,优点及不足进行了调研。最终确定了进程模型,并选用多种进程间通信方式相结合的方式作为软件框架的设计基础。2.设计并实现了运行于普通PC机的发送端系统。在分析了发送端的设计目标与需求后,将发送端系统拆分为视频串流模块,数据成帧模块,基带信号处理,USRP调制模块等功能模块,并对上述功能模块进行了编码实现。3.根据异构一体化平台的硬件特点和任务处理需求,提出了并行处理的软件框架,并根据软件框架实现了基于4G LTE PUSCH信道的接收端系统。在一体化硬件平台上,基于进程池与共享内存、消息队列等进程间通信机制,设计并完成了包括USRP解调模块,管理进程模块,基带信号处理模块,数据排序模块,视频展示模块的功能模块,并对上述功能模块进行了编码实现。通过充分利用一体化平台的多核资源,提升了信号处理速度。4.根据一体化平台的板卡接口,设计并实现了CPU板卡与FPGA板卡之间的通信协议。在网络互联交换的环境下,基于UNIX域套接字与TCP/IP协议,完成了异构板卡之间的通信互联。5.对完整的通信链路进行了搭建,在异构一体化平台下进行了实机验证。从平台功能,译码性能,处理速度三个方面对异构一体化平台进行了测试。证明了软件框架功能的正确性,测试了软件框架的处理性能和硬件设备的计算能力。