基于fpga结构高速pcie总线传输系统设计与实现

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1、ｒ４去糾成＊著、ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥ右ＨＮ〇ＬＯＧＹＯＦＣＭＩＮＡｒ专业学位硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥ论文题目基于ＦＰＧＡ结构窩速ＰＣＩｅ盘线传输系统设计游现Ｉ、．．■．；’妻专业学位类别工程硕±＾学号２０１３２２０６０５巧，作者姓名贺位位指导教师、鲁晓军副教授

2、￣’）？？．？一－？？－－独剑性声明本人产明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的硏究成果。据我所知，除了文中特别加标注和敛谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人已绘发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技人学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同Ｘ作的同志对本研究所做的任何贡献均已巧论文中作了明确的说明化衷示谢意。作者签名：口期：Ｍ年月口免个良占＾论丈使用據权本巧位论文作者完全了解电子科技大学

3、有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有义部口或机构送交论义的复印件和磁盘，允许论义被巧阅和借阅。本人授秘电子科技火学可抖将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描、汇。等复制手段保存编学位论文（保密应遵此）的学位论文在解密后守规定巧签名：导籍名作师如争園：－年（９＾ｙ分类号密级注1UDC学位论文基于FPGA结构高速PCIe总线传输系统设计与实现（题名和副题名）贺位位（作者姓名）指导教师鲁晓军副教授电子科技大学成都（姓名、职

4、称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称计算机技术提交论文日期2016.03.29论文答辩日期2016.05.17学位授予单位和日期电子科技大学2016年06月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFHIGH-SPEEDDATATRANSMISSIONSYSTEMWITHPCIEBUSBASEONFPGAARCHITECTUREAMasterDissertationSubmittedtoUniversity

5、ofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:WeiweiHeAdvisor:XiaojunLuSchool:SchoolofComputerScienceandEngineering摘要摘要PCIExpress(PCIe)作为新一代总线接口，凭借其自身诸多优势一经推出就得到迅速发展。其有效的解决高速数据传输系统数据的吞吐量问题，广泛应用到雷达、卫星、测量等领域。然而由于协议本身的复杂性，真正研发出支持P

6、CIe芯片的公司寥寥无几。众多IC设计者选用专用的PCIe芯片作为解决方案，其相对而言失去了协议本身的灵活性。本文采用带有PCIe硬核StratixIV系列EP4SGX230KF40I4作为控制芯片，设计与实现了基于FPGA(FieldProgrammableGateArray)的PCIeX4架构高速数据传输系统。该设计方案能保证在较大的传输带宽前提下，还可以针对实际情况设置PCIe硬核配置以满足需求，有效的推广PCIe的应用范围。主要内容如下：1、研究了PCIe协议原理，并对协议分层进行简单介绍。

7、介绍了PCIe协议中的三种路由方式以及PCIe设备配置空间。2、硬件系统采用Qsys设计流程。硬件系统中包括PCIe硬核、SGDMA软核和ChipMemory等模块，PCIe硬核实现PCIExpress1.0协议，SGDMA核实现了分散/聚集(Scatter/Gather)DMA硬件逻辑。在此基础上，测试了系统DMA读写数据吞吐量，其为后续硬件系统改进提供了参考依据。介绍实际项目中硬件逻辑和相关寄存器。3、在上文描述的硬件系统开发出对应的驱动程序。基于WDM模型开发出Windows系统的驱动程序，基

8、于Linux内核3.10.52开发出中标麒麟下的驱动程序。文中详细描述了驱动程序中应用到技术和机制，中断处理结构的设计是本文重点和创新点。在此中断处理结构和SGDMA硬件逻辑共同基础下，能实现多个通道并发启动DMA操作，有效提高了系统整体吞吐量。4、根据用户需求，将访问硬件操作封装成函数接口，设计出相应动态链接库(DLL)。通过中间层DLL的封装，能进一步保证用户安全的操作硬件设备，从而提高系统稳定性。5、使用软件测试界面程序测试系统整体性能，其中Windows下使用