基于pcie的协议栈物理层mac设计与验证

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1、赚械ｆ媒分圓硕±学位论文胃圍ＣＨＰｆｉ雜ｆ基于ＰＣＩｅ的协议樸物理层ＭＡＣ设计与验证作者姓名杨明蠢ｊｊ＾Ｉｍ学校导师姓名、职赖麵教授企业导师姓名、职赖侯锐研究员Ｍ申请学位类别工超硕±西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进巧的研巧工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加臥标注和致谢中所罗列的内容外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果；也不包含一为获

2、得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一。学位论文若有不实之处，本人承担切法律责任主本人签名：日期：純－。＼哨瓜１西安电子科技大学关于论文使用授权的说明目本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，Ｐ：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子料技大学。学校有极保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文，允许采；学校可从公布论文的全部或部分巧容用影

3、印、缩印或其它复制手段保存论义。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研。究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学保密。的学位论文在＿年解密后适用本授权书＾：导师签：本人签名名．．搭無哨－￣（）Ｖ叫：Ａ王：曰期日期｜车学校代码10701学号1311122870分类号TN4密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于PCIe的协议栈物理层MAC设计与验证作者姓名：杨明鑫领域：软件工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：董刚教授企业导师姓名、职称：侯锐研究员学院：微电子学院提交日期

4、：2016年1月DesignandVerificationofMACforPhysicalLayerBasedonPCIeProtocolStackAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinSoftwareEngineeringByYangMingxinSupervisor:DongGangProfessorHouRuiResearchFellowJanuary2016摘要

5、摘要计算机体系结构的发展对总线的带宽提出了更高的要求，Intel提出的第三代IO总线技术PCIEXPRESS（PCIe）是一个可以跨多个计算和通信平台的高速数据总线。其区别于PCI总线的点到点串行传输技术使得它拥有了更高的数据传输效率和扩展性。PCIEXPRESS总线拥有类似于TCP/IP协议的层次结构，数据通过历遍发送端和接收端的事物层、数据链路层和物理层来达到传输的目的。物理层作为整个协议的最底层，在整个PCIEXPRESS体系结构中发挥了不可替代的作用。通过物理层数据可以进行串并转换，并将时钟信号内嵌在串行数

6、据流中，这样不仅提高了数据传输效率，还避免了设备连接时需要匹配相应点时钟总线，提高了设备的可扩展性。而连接物理层的差分信号线更是有效的减弱了传输过程中的电磁干扰，提高了总线运行频率。整个物理层分为逻辑物理层和电气物理层两个大部分，PCIe媒体访问控制（MediaAccessControl，MAC）是逻辑物理层的核心部分，作为数据链路层和物理层连接的关键部分，它是整个PCIe总线成功运行的关键。MAC的主要功能包括三个部分：数据发送、数据接收和链路训练，与之对应的是发送逻辑（TX）、接收逻辑（RX）以及链路状态训练机

7、（LTSSM）。发送逻辑对来自数据链路层的数据包进行字节剥离、编码、串并转换等过程，接收逻辑是发送逻辑的逆过程，负责将接收到的串行数据流恢复成并行数据。LTSSM是整个设计的重点和难点，其主要作用是对链路进行训练以完成PCIe链路的物理层初始化、端口配置信息初始化和相应链路状态的初始化。本文基于PCIe协议总线，重新设计了协议栈以满足众核服务器芯片的数据传输需求，在设计中增加了网络层在数据传输过程中充当路由的功能。本文通过流程图、状态转换图以及具体模块的数据接口图表详尽展示了每个功能模块的是实现方式，在具体工程实践

8、中使用Verilog硬件描述语言完成了RTL代码，并在XilinxISE套件中完成了仿真、综合和布局布线等功能。在完成逻辑设计之后，利用SystemVerilog语言搭建相应的验证平台对设计的功能进行了更为完整的验证，验证结果表明本设计已经实现了MAC的功能作用。本文设计的PCIe物理层MAC实现了数据的多路传输，大大提高了数据传输效率，在实际应用中成功的连