基于PCIe總線高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、PCIe(PCI Express)總線作為新一代的總線接口標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到計(jì)算機(jī)與各種外設(shè)組件之間的互連領(lǐng)域，相比前一代PCI并行總線，它將各設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)的速率提高了一個(gè)量級(jí)，具有更高的總線帶寬和更強(qiáng)的總線擴(kuò)展性。針對(duì)當(dāng)今大數(shù)據(jù)量的高速傳輸，尤其是高分辨率、高幀率的視頻圖像傳輸需求，本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種基于PCIe總線的高速數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)。
　　本文根據(jù)PCIe標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種基于PCIe總線的高速數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸系

2、統(tǒng)。該系統(tǒng)主要分為PCIe模塊、總線仲裁器、DDR控制器以及ARM子系統(tǒng)。PCIe模塊在PCIe總線三層結(jié)構(gòu)（事務(wù)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層）基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)加入了DMA控制器，它能獨(dú)立于處理器進(jìn)行批量數(shù)據(jù)傳輸，這是該系統(tǒng)高速傳輸?shù)年P(guān)鍵因素之一。DMA控制器有讀寫分立的兩個(gè)通道，可以各自獨(dú)立的批量搬移數(shù)據(jù)，與控制器中的事務(wù)層相對(duì)接，通過數(shù)據(jù)鏈路層和物理層發(fā)送或接收數(shù)據(jù)?？偩€仲裁器則是根據(jù)PCIe控制器和ARM子系統(tǒng)對(duì)DDR的訪問需求進(jìn)行高效仲裁，

3、保證各部件都能按需高效的訪問DDR。ARM子系統(tǒng)包括ARM處理器、顯示控制器、SRAM、SD卡控制器以及低速外部設(shè)備等。完成搭建基于PCIe控制器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，并完成一個(gè)典型應(yīng)用的軟硬件聯(lián)合測試，證明該傳輸系統(tǒng)有較高的傳輸效率及靈活性。本文給出了PCIe模塊DMA控制器、總線仲裁器硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)方案，并針對(duì)該系統(tǒng)開發(fā)了適配的PCIe總線驅(qū)動(dòng)，以HAPS72開發(fā)板為基礎(chǔ)搭建驗(yàn)證系統(tǒng)，通過視頻流實(shí)時(shí)顯示的典型應(yīng)用驗(yàn)證本系統(tǒng)傳輸?shù)母咝阅?/p>

4、。測試結(jié)果表明該傳輸系統(tǒng)能夠與計(jì)算機(jī)端進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻碼流高效穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸，并且傳輸速率可以實(shí)現(xiàn)DMA寫1494.23 MB/s，讀1406.08 GB/s，最高總線利用率分別為93.39％和87.88％，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。
　　本系統(tǒng)中的ARM子系統(tǒng)，即可以作為子設(shè)備將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)端處理，也可以簡單修改設(shè)置后作為主設(shè)備處理其他PCIe子設(shè)備傳輸過來的數(shù)據(jù)。在移植嵌入式操作系統(tǒng)后，配合適當(dāng)?shù)腜CIe驅(qū)動(dòng)及應(yīng)用程序，可以靈活完成各