基于PCI Express總線的高性能嵌入式系統(tǒng)研究.pdf

1、計算機(jī)總線技術(shù)發(fā)展迅速，傳統(tǒng)的PCI總線已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前的總線帶寬要求，正在逐步被PCI Express總線所取代。PCI Express總線使用了獨(dú)享帶寬的點(diǎn)對點(diǎn)拓?fù)?、基于?shù)據(jù)包的串行傳輸?shù)刃录夹g(shù)，在保持軟件兼容性的同時提供了更高的總線帶寬，解決了PCI總線的速度限制問題。 PCI Express總線的實(shí)現(xiàn)技術(shù)有多種，論文在詳細(xì)對比分析各種實(shí)現(xiàn)方案后，采用FPGA為技術(shù)核心來實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集和PCI Express總線接

2、口，并從硬件部分和軟件部分兩個方面對系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究，最終實(shí)現(xiàn)了一套通過PCI Express總線進(jìn)行高速數(shù)據(jù)采集的完整的高性能嵌入式系統(tǒng)。 系統(tǒng)硬件部分負(fù)責(zé)采集前端高速LVDS數(shù)據(jù)并通過PCI Express總線傳輸給計算機(jī)，以Xilinx公司ML505開發(fā)板為實(shí)現(xiàn)載體，通過在Virtex-5 FPGA中設(shè)計邏輯實(shí)現(xiàn)高性能的DMA傳輸。FPGA中邏輯由Endpoint Block Plus IP核和系統(tǒng)邏輯組成。系統(tǒng)邏輯作為

3、系統(tǒng)的核心使用發(fā)送引擎、接收引擎、端點(diǎn)內(nèi)存和DMA引擎四個主要模塊，完成了TLP的發(fā)送與接收，DMA傳輸?shù)陌l(fā)起與控制、采集信號的存儲等任務(wù)。 系統(tǒng)軟件部分由負(fù)責(zé)硬件通信的驅(qū)動程序和負(fù)責(zé)人機(jī)交互的應(yīng)用程序組成。為保證系統(tǒng)性能，驅(qū)動程序使用DriverStudio開發(fā)，采用直接事件通知模式保證軟件響應(yīng)時間，使用了兩級數(shù)據(jù)緩沖機(jī)制保證文件的硬盤寫入速度。應(yīng)用程序使用Visual C++軟件開發(fā)，使用了多線程技術(shù)與異步I/O技術(shù)提高了軟