基于FPGA的PCI Express高速數(shù)據(jù)交換技術(shù)研究.pdf

1、本課題來源于國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“基于AIS的船舶無線自動(dòng)定位的新理論與關(guān)鍵技術(shù)”(NO.61231006)，該項(xiàng)目采用軟件接收機(jī)的技術(shù)架構(gòu)研究實(shí)現(xiàn)AIS基帶信號(hào)的處理。本課題在該項(xiàng)目中承擔(dān)射頻信號(hào)下變頻后AD高速采樣數(shù)據(jù)初步I/Q解調(diào)后的高速數(shù)據(jù)傳輸接口部分的研究設(shè)計(jì)。本研究將FPGA解調(diào)后的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)絇C機(jī)的軟件平臺(tái)，其需求的數(shù)據(jù)傳輸速率為931.84Mb/s。由于研究成果應(yīng)用于工業(yè)實(shí)現(xiàn)，考慮到設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性和高速的數(shù)據(jù)交換要

2、求，本設(shè)計(jì)需要使用PCI Express總線才能滿足設(shè)計(jì)的需求。根據(jù)PCI Express總線的性能以及對(duì)設(shè)計(jì)成本的考慮，本設(shè)計(jì)使用PCI Expressl.1協(xié)議實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)交換功能。主要完成了以下幾方面的研究?jī)?nèi)容。
　　(1)深入研究了PCI Express系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及PCI Express總線的層次結(jié)構(gòu)，從而確定了系統(tǒng)頂層的設(shè)計(jì)架構(gòu)，將設(shè)計(jì)劃分為事務(wù)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層三個(gè)層次，同時(shí)確定了系統(tǒng)時(shí)鐘以及各層次的時(shí)鐘。<

3、br>　　(2)具體研究了PCI Express端點(diǎn)各層次的實(shí)現(xiàn)方法，具體設(shè)計(jì)了各層次的模塊功能，并通過編寫RTL編碼，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了單方向2.5Gb/s的發(fā)送和接收速率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了事務(wù)層的流控制協(xié)議、數(shù)據(jù)鏈路層的Ack/Nak鏈路傳輸協(xié)議和物理層的鏈路訓(xùn)練和初始化功能，從而保證了數(shù)據(jù)的正確傳輸，完成了整個(gè)系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)。
　　(3)對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了驗(yàn)證，在Modelsim SE6.5平臺(tái)上對(duì)基于FPGA設(shè)計(jì)的各子模塊進(jìn)行了功能驗(yàn)證，