pcie数据采集板verilog逻辑设计

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1、PCIe数据采集板Verilog逻辑设计V1.01、概述为了实现PC与T2板卡之间的高速数据传输（约100MB/s），我们采用PCIExpress1.0总线协议实现。PCIExpress1.0总线协议在PCI总线基础上近一步提高了传输效率，x1单通道传输带宽约为2.5Gb/s，除去8/10编码转换和协议实现部分的损耗外，实际数据传输带宽约为166MB/s，完全能到达要求。PCIEDATADUMPBOARDV1.0板实现了PCIE接口到本地数据接口的桥接。板卡采用PEX8311作为PCIE总线到本地总线的桥接芯片。PEX8311是PLX开发的第一

2、款PCIE总线到本地总线的接口芯片，支持PCIExpress1.0a基本规范。控制部分采用Xilinx的XC4LV100，主要实现对PEX8311的传输控制及数据缓冲等功能。系统框图见图1-1。图1-1、PCIe数据采集板系统框图2、PEX8311应用及配置2.1、PEX8311芯片特点(1)集成了单通道、全双工2．5Gb／s传输的PCIExpress端口；(2)本地总线配置支持8位、16位和32位的总线结构；(3)支持三种操作模式，使用灵活；(4)高性能DMA数据传输支持块模式、集散模式、循环队列管理和命令模式；(5)支持端点和根组件模式；(

3、6)芯片小型封装。适合紧凑的电路板设计；(7)芯片低功耗设计；(8)3．3V的I／O并且兼容5V系统；(9)串行E2PROM用来可选择的导入配置，支持接口和Microwire接口；(10)有8KB的通配共享RAM。2.2、PEX8311应用简介PEX8311由两组桥接模块组成：PCIE—PCI（寄存器中的DeviceID为8111）和PCI—本地总线（寄存器中的DeviceID为9056），相应的配有两组寄存器。PEX8311支持外部EEPROM对寄存器分别进行配置，也可以通过PC或本地处理器进行配置。PEX8311可配置为端点模式(Endpo

4、intmode)和根组件模式(Rootcomplexmode)。端点模式：多用于设备端的桥接模式。根组件模式：多用于PC端的桥接模式。在此我们选用端点模式。此模式下有三种操作类型：C模式、J模式和M模式。C模式：非复用地址/数据总线模式，最为通用的模式，支持多数的MCU、ASIC和FPGAJ模式：复用地址/数据总线模式，即部分地址/数据总线复用，支持部分MCU和FPGA。M模式：摩托罗拉MPC850、MPC860等处理器专用模式。由于C模式的操作相对最为简单，所以选择C模式。C模式下的几个常用信号为：LCLK：PEX8311本地总线系统时钟，本

5、设计中选用66MHz。LHOLD:PEX8311本地总线请求信号，上电为低电平，当PEX8311需要控制本地总线时，拉高，待LHOLDA信号响应后，PEX8311获得本地总线控制权。LHOLDA:本地总线请求响应信号，上电为低电平，当PEX8311发出本地总线控制权请求信号LHOLD时，由本地处理器相应，将LHOLDA拉高。LA[31:2]:本地30位地址总线。LD[31:0]:本地32为数据总线。LBE[3:0]#:数据位宽设置，如果是32位数据，则LBE[3:0]=0000。ADS#:指示地址有效并且开始数据传输，ADS#在每次传输的第一个

6、时钟周期插入。BLAST#:作为输入时，本地总线主机插入BLAST#来指示总线的最后一次数据传输；作为输出时，PEX8311插入BLAST#来指示总线上的最后一次数据传输。READY#:在直从或者DMA模式下，本地从机插入READY#来指示读取的数据或者要写入的数据会在下一个LCLK的上升沿被采样。LW/R#:读写控制位，对于DMA块传输，LW/R#=0为本地总线到PCIE方向；LW/R#=1为PCIE到本地总线方向。在C模式下又有三种数据传输模式：直主模式（DirectMastermode）,直从模式（DirectSlavemode）和DMA

7、模式。直主模式：本地处理器掌握本地总线控制权。寄存器配置和PEX8311芯片控制都由本地处理器完成。直从模式：PEX8311掌握本地总线控制权，寄存器配置和PEX8311芯片控制由PC端完成。DMA模式:PEX8311掌握本地总线和PCIE端总线的控制权，此模式下的数据传输无需本地处理器或PC处理器干预。DMA模式中，PEX8311提供了两个完全独立的通道DMAChannel0和DMAChannel1，每个通道都配有256字节深度的独立异步FIFO；支持块模式、集散模式、循环队列管理和命令模式。块模式下支持1-四字传输、4-四字传输及持续传输模

8、式。由于DMA块模式无需PC或本地控制器干预，传输效率高，所以可以大大降低控制器的工作量并且提高数据传输速率，为了达到最大的数据传输效率，我们选择DM