基于xilinx FPGA的PCIe设计实战

基于 Xilinx FPGA 的 PCIe 设计实战 本文将介绍 PCIe 基础知识，并使用 Xilinx 的 FPGA 实现了 RP 端和 EP 端的 PCIe 系统搭建，完成 DMA 的数据流分析。 PCIe 基础知识： PCIe 总线是基于 PCI 总线发展起来的，很多基本概念都来自于 PCI 总线。因此，在介绍 PCIe 之前，需要了解 PCI 总线。 PCI 总线基础： PCI 总线作为处理器系统的局部总线，其主要目的是为了连接外部设备，而不是作为处理器系统的系统总线连接 Cache 和主存储器。PCI 总线作为系统总线的延伸，其设计考虑了许多与处理器相关的内容，孤立的研究 PCI 总线并不可取，因此需要将 PCI 作为存储器系统的一个部分来研究。 PCI 总线空间与处理器空间隔离： PCI 设备具有独立的地址空间，即 PCI 总线地址空间，该空间与存储器地址空间通过 HOST 主桥隔离。处理器需要通过 HOST 主桥才能访问 PCI 设备，而 PCI 设备需要通过 HOST 主桥才能访问主存储器。要注意区分存储器地址空间和 PCI 总线地址。 PCI 设备的可扩展性： PCI 总线具有很强的扩展性。在 PCI 总线中，HOST 主桥可以直接推出一条 PCI 总线，这条总线也是该 HOST 主桥管理的第一条 PCI 总线，该总线还可以通过 PCI 桥扩展一系列 PCI 总线，并以 HOST 主桥作为根节点，形成一棵 PCI 总线树。 动态配置机制： PCI 设备使用的地址可以根据需要由系统软件动态分配。PCI 总线使用这种方式合理地解决设备间的地址冲突，从而实现了“即插即用”功能。 总线带宽： PCI 总线与之前的局部总线相比，极大提高了数据传送带宽，32 位/33MHz 的 PCI 总线可以提供 132MB/s 的峰值带宽，而 64 位/66MHz 的 PCI 总线可以提供的峰值带宽为 532MB/s。 PCIe 系统搭建： 使用 Xilinx 的 FPGA 实现了 RP 端和 EP 端的 PCIe 系统搭建，完成 DMA 的数据流分析。该系统可以实现高速数据传输和低延迟的数据传输，让 PCIe 总线的性能得到了充分发挥。 DMA 数据流分析： DMA（Direct Memory Access）是一种高效的数据传输方式，可以直接访问系统中的存储器，实现高速数据传输。DMA 主要用于实现高速数据传输，例如在图形处理、音频处理和存储器访问等领域。 在 PCIe 系统中，DMA 可以实现高速数据传输，提高系统的性能和效率。DMA 的工作原理是将数据从存储器中读取出来，直接传输到 PCIe 总线上，然后再将数据传输到目标设备中。这样可以避免 CPU 的介入，提高数据传输的速度和效率。 本文介绍了 PCIe 基础知识，并使用 Xilinx 的 FPGA 实现了 RP 端和 EP 端的 PCIe 系统搭建，完成 DMA 的数据流分析。这为读者提供了 PCIe 系统设计和实现的基本概念和方法。