cie2.0mac层数据通路与pcs层设计

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1、摘要摘要PCIe(PeripheralComponentInterconnectExpress)是第三代高速串行IO总线，被广泛应用在计算机和通信系统中。物理层位于PCIe层次的最低层，细分为MAC层(MediaAccessContr01)，PCS层(PhysicalCodingSublayer)和PMA(PhysicalMediaAttachment)层，其中MAC层和PCS层属于物理层的逻辑设计部分，连接数据链路层和PMA层，在系统结构中占有举足轻重的地位。本文基于PCIe2．0协议，完成MAC层数据通路和PCS层设计，工作模式为1x／4x，支持

2、5GT／s(GigaTransmissionpersecond，千兆传输／秒)全速率和2．5GT／s的半速率模式，兼容PCIel．0协议。在深入研究协议的基础上，本文首先对总线的层次架构进行说明，包括事务层、数据链路层和物理层的基本功能和各层数据包格式等。然后从MAC层、PCS层和PPE接VJ(PHYInterfaceforthePCIeArchitecture)一=个方面展开，分析相关技术内容。电路设计分为MAC层设计和PCS层设计两个部分，其中MAC层设计分为发射通路和接收通路两个部分，涵盖了数据包封装拆解、字节拆分合并、加扰解扰、通道对齐、通道

3、反转等模块。PCS层设计包括8B／10B编解码、弹性缓冲器和电源管理等模块。本文从modelsim功能仿真、DC综合和FPGA验证三个方面对设计展开验证分析。其中，使用modelsim软件分别对子模块和环路连接进行功能和接口验证；采用DesignCompiler工具，SMIC40nm工艺，在300Mhz时钟频率下，分别对MAC层和PCS层的RTL代码进行综合，综合后面积分别为0．02mm2和0．025mm2，功耗分别为3．5113mW和2．3358mW；使用ATLYS开发板中的FPGA进行资源分析和功能验证，验证结果表明满足设计要求。关键词：PCIe

4、2．0MAC层发射通路接收通路PCS层万方数据ABSTRACTABSTRACTPCIe(PeripheralComponentInterconnectExpress)isthethirdgenerationofhighspeedserialIObus，hasbeenwidelyusedincomputerandcommunicationssystems．ThePhysicalLayeriSthelowestlevelInPCIewhichcanbesubdividedintothreelayers：MAClayer(MediaAccessContr0

5、1)，PCSlayer(PhysicalCodingSublayer)andPMAlayer(PhysicalMediaAttachment)．MACandPCSarethepansoftheLogicalSub·blockwhichisusedtoconnecttheDataLinkLayerwithPMAandplaysanimportantroleinPCIesystem．ThethesisdesignsthecircuitsofMAC’SdatapathandPCSwhicharebasedonPCIe2．0specification．The

6、circuitsarecompatiblewithPCIe1．0specificationandsuppoaIx／4xmode．Thehighestrateis5GT／s(GigaTransmissionpersecond)anditalsosupports2．5GT／srate．BasedonthedeeplystudyofPCIespecification，firstly,thethesisshowsthebuslevelofPCIe，includingfunctionsandpacketformatsoftheTransactionLayer’

7、theDataLinkLayerandthePhysicalLayer．Then．thethesisanalyzesrelatedtechnicaIcontentsfromMAC．PCSandPIPEinterface(PHYInterfaceforthePCIeArchitecture)．ItconsistsofMAC’SdatapathdesignandPCSdesign．TheMAC’Sdatapathdesigncanbedividedintotransmitingpathwayandreceivingpathway,covenngthemo

8、dulesofpacketencapsulationandpacketdismantling，bytespl