基于低速DSP的波前处理机体积庞大、灵活性差，难以适应自适应光学技术的迅速发展。TexasInstrument(TI)公司推出的C6000系列DSPs具有强大的数字信号处理能力，研制基于C6000DSP的波前处理机，对提高处理机的综合性能，以及适应自适应光学的发展需要，具有重要的意义。 本文首先介绍了自适应光学系统的工作原理以及波前处理机的组成及发展概况，并对基于夏克-哈特曼波前传感器的自适应光学波前信号处理的算法特征及计算量进行了详细分析，指出波前斜率计算时问和波前复原运算时间是影响波前处理机实时性的瓶颈。为满足自适应光学系统对波前处理机的实时性要求，必须在波前处理机中采用并行处理技术。 针对斜率计算和复原计算这两个瓶颈部分，详细分析了图像输出与波前信号处理的像素级、子孔径级和子孔径行级三种工作方式，以及各工作方式下波前处理流水线的建立方式和条件。根据C6000DSP的工作特点，本文采用了图像输出与波前处理的子孔径行级工作方式，并提出了基于该方式的二级流水线设计方案。在此基础上，设计了基于TMS320C6000DSP+FPGA的波前处理机。其中，FPGA解决了基于DSP技术的波前处理的灵活性和通用性问题。同时，在DSP软件方面，设计了高度并行的汇编处理程序，很好地满足了系统实时处理的要求。 最后以61单元大气校正系统为例进行了实验，该系统的有效子孔径为48个，CCD帧频为736Hz。实验测试表明，斜率计算和复原运算的总耗时仅为87μg。实验结果很好地说明了本设计在实时性、集成度和稳定性等诸多方面的优越性。研究中得到的系列结论，为后续基于TMS320C6000DSP的新一代高性能波前处理机的研制，以及工程应用奠定了基础。