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。




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