基于PCI总线配置FPGA的技术

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一种基于PCIe总线的SPIFlash内FPGA程序在线更新方法

PCIe SPIFlash FPGA摘要：SPI Flash 是一种存储介质，主要用于嵌入式系统中的程序和数据存储。

而FPGA 内部程序的更新不像程序存储在CPU 中，是需要系统重启才能更新，而是需要在线更新，而利用PCIe 总线进行在线更新可以实现更新的快速和稳定性。

本文介绍了基于PCIe 总线的SPI Flash 内FPGA 程序在线更新方法，主要包括FPGA 程序镜像生成、PCIe 总线数据交换、SPI Flash 读写和FPGA 程序更新等方面，为实现在线更新提供了一种可行的解决方案。

关键词：PCIe 总线，SPI Flash，FPGA 程序更新一、介绍FPGA 作为一种可编程的逻辑芯片，应用广泛。

在嵌入式系统中，通常需要动态更新FPGA 内部程序，以适应功能扩展或缺陷修复等需求。

FPGA 内部程序的更新不像CPU 中的程序存储那样方便，需要通过特定的方式实现。

本文主要针对基于PCIe 总线的SPI Flash 内FPGA 程序在线更新方法进行介绍。

二、方法1. FPGA 程序镜像生成FPGA 内部程序的更新需要借助FPGA 的编程器件，如JTAG、ASMI、SPI Flash 等。

其中，SPI Flash 是一种常用的编程器件，可以存储FPGA 程序并在启动时将程序加载到FPGA 中运行。

为实现在线更新，需要在FPGA 程序编写时增加镜像生成功能。

即在编译FPGA 程序时，同时将程序生成一个与SPI Flash 格式兼容的镜像文件。

镜像文件包含FPGA 程序的代码、数据以及基本信息，如镜像大小、源程序版本等。

2. PCIe 总线数据交换PCIe 是一种高速总线，采用点对点连接方式，主要用于计算机和外围设备之间的数据传输。

PCIe 总线数据交换主要包括PCIe 数据传输协议的约定、数据帧的形式以及数据传输速度等方面。

使用PCIe 进行数据传输，可以实现高速、可靠的数据传输。

3. SPI Flash 读写SPI Flash 是一种串行接口存储器件，主要用于程序和数据存储。

基于PCI和FPGA的高速数据采集系统

新技术·新业务DOI:10.3969/j.issn.1006-6403.2023.08.014基于PCI和FPGA的高速数据采集系统［张四维王勋志谭静波］为了准确、实时地采集工业现场快速变化的数据，设计了一种基于外设部件互连标准（Peripheral Component Interconnect，PCI）和FPGA的高速数据采集系统，系统主要包括高线性度模拟光耦模块、高速模数转换模块、同步动态随机存储器控制模块、PCI通信模块、FPGA及其软件系统等。

系统把PCI总线具有的兼容性强，数据传输快等特点和FPGA具有的灵活可编程性结合起来，并引入了高线性度的模拟光耦模块和具有流水线结构的高速模数转换器（THS1206），使系统具有传输速率高、数据处理能力强和抗电磁干扰能力强等特点，仿真和实验结果验证了设计的正确性。

张四维湖南省交通规划勘察设计院有限公司，本科毕业于郑州轻工业大学，主要研究方向为嵌入式系统设计。

王勋志湖南省交通规划勘察设计院有限公司，硕士毕业于中南大学，主要研究方向为嵌入式系统设计。

谭静波湖南省交通规划勘察设计院有限公司，本科毕业于湖南科技大学，主要研究方向为嵌入式系统设计。

关键词：数据采集线性光耦 THS1206 FPGA PCI摘要1 引言在信号处理技术中，数字信号的处理是主流及趋势；而在数字信号处理技术中起关键性作用的就是前期的数据采集工作。

工业现场常常有一些快速变化的数据需要采集，根据香农采样定理，采样频率应该不小于模拟信号频谱中最高频率的2倍，故要求数据采集系统要有高的采集速率。

与此同时，高速采集到的大量数据也需要及时或是实时进行处理，这对采集系统的数据处理器的性能有高的要求。

外设部件互连标准（Peripheral Component Interconnect，PCI）总线是目前最先进的计算机总线之一，具有兼容性强、功能全、传输速率快等特点，它不受限制于具体的处理器，可以为高速的外围设备与中央处理器（CentralProcessing Unit，CPU）之间提供高性能、高吞吐量的数据通路[1]。

基于PCI总线与FPGA多通道信号采集传输系统的设计

（ 0 ～ 5 V） × 10 K / （ 12 K + 10 K） = （ 0 ～ 2. 25 V）。结果在 AD7667 的电压输入范围之内。此外 C49 为去耦电容，作用是用来降低电源、噪声等产生的干扰。A \ \D 转换电路如图 4 所示。 2. 4 FIFO 缓存电路本系统采用外部 FIFO IDT7206，这是由于外部 FIFO 引脚功能较多，尤其是半满信号以及空信号都易于判断，此外也不会占用 FPGA 的内部资源。本设计中 IDT7206 采取半满即读的工作方式，这样不会发生 FIFO 缓存数据溢出现象，并且可以将缓存的数据高速读出，达到高速缓存的目的。FIFO 缓存电路如图 5 所示。
安震张会新
（中北大学电子测试技术国家重点实验室，仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原 030051）
摘要基于 PCI 总线和 FPGA 的特点，设计了具有高精度、高稳定性及高准确性的多通道信号采集传输系统。系统采用以
FPGA 为主控单元，通过控制模拟选择开关 ADG706 及 A / D 转换器 AD7667 实现对模拟信号的采集，并由 FIFO 缓存经过 PCI
2 硬件电路设计
2. 1 信号调理及跟随电路高频压力信号进入系统后，首先要经过信号调
理电路完成对信号的放大、滤波、跟随保持，调理电路如图 2 所示，经过信号放大电路，将信号幅值调节到 0—5 V 的范围内，之后通过一阶滤波电路，其中
626
科学技术与工程
13 卷
滤波电路截止频率为 fH = 2π1RC，这样把输入信号的频率范围调理成系统采集信号的频率范围内，最后进入模拟开关 ADG706。图 2 中的 D1 起到了反向保护的作用。 2. 2 多通道切换开关电路

基于FPGA结构高速PCIe总线传输系统设计与实现

参考内容
基本内容
在现代计算机系统中，快速、高效的数据传输是至关重要的。直接内存访问（DMA）是一种可实现这一目标的技术，其允许特定设备直接从内存中读取或写入数据，而无需通过CPU进行干预。如今，基于FPGA（现场可编程门阵列）的PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）总线接口的DMA 传输设计已被广泛应用于高速、高效率的数据传输。
二、基于FPGA的PCIe总线接口的 DMA传输设计
基于FPGA的PCIe总线接口的DMA传输设计主要涉及两个关键部分：FPGA和DMA 控制器。
1、FPGA
在DMA传输设计中，FPGA被用作PCIe总线接口的实现。FPGA接收来自PCIe总线的数据，并将其存储在内部RAM中。此外，FPGA还负责管理数据的传输过程，包括数据的打包、解包、校验以及错误检测等。
系统设计：
基于FPGA结构高速PCIe总线传输系统的设计主要分为硬件设计和软件设计两个部分。首先，硬件设计方面采用了高性能的FPGA芯片和相应的接口电路，以确保数据传输的速度和稳定性。同时，为了提高系统的可靠性，采用了冗余设计和故障检测技术。
其次，软件设计方面，通过对PCIe总线协议的研究和分析，采用了符合协议规范的驱动程序和数据传输算法，以保证数据传输的正确性和实时性。此外，为了提高系统的可维护性和可扩展性，采用了模块化和分层的设计方法。
系统测试与评估
为验证本次演示所设计高速数据采集系统的性能，我们进行了相应的测试。测试结果表明，该系统的数据传输速度可达1000 MB/s，数据采集精度为12 bits，采样率可达1 GS/s，能够满足大多数高速数据采集应用的需求。评估结果表明，本次演示所设计的高速数据采集系统在性能和稳定性方面具有一定的优势。

《2024年基于FPGA的PCIE总线接口和光纤通信模块设计》范文

《基于FPGA的PCIE总线接口和光纤通信模块设计》篇一一、引言随着信息技术的飞速发展，数据传输的速度和效率成为了系统性能的关键因素。

FPGA（现场可编程门阵列）以其高度的可定制性和并行处理能力，在高速数据传输和处理领域得到了广泛应用。

本文将详细介绍基于FPGA的PCIE总线接口和光纤通信模块设计，探讨其设计原理、实现方法和应用前景。

二、PCIE总线接口设计1. 设计原理PCIE（Peripheral Component Interconnect Express）总线是一种高速串行计算机扩展总线标准，具有高带宽、低延迟、支持即插即用等特点。

FPGA作为PCIE设备的核心控制器，需要设计相应的接口电路以实现与主机的通信。

2. 实现方法在FPGA中，PCIE总线接口的设计主要包括物理层设计、数据链路层设计和事务层设计。

物理层设计负责信号的收发和电气特性的匹配；数据链路层设计负责数据的封装、解封和流控制；事务层设计则负责处理数据传输过程中的各种事务请求。

3. 优势与挑战PCIE总线接口的设计具有高带宽、低延迟、可扩展性强等优势，能够满足高速数据传输的需求。

然而，设计过程中也面临着诸如信号完整性、电磁兼容性、时序约束等挑战。

需要通过合理的电路设计和严格的时序分析来确保系统的稳定性和性能。

三、光纤通信模块设计1. 设计原理光纤通信模块利用光信号在光纤中传输信息，具有传输距离远、传输速度快、抗干扰能力强等优点。

在FPGA系统中，光纤通信模块负责与外部设备进行高速数据传输。

2. 实现方法光纤通信模块的设计包括光模块和电模块两部分。

光模块负责将电信号转换为光信号，并通过光纤进行传输；电模块则负责将光信号转换为电信号，并与FPGA进行通信。

在FPGA中，需要设计相应的接口电路和协议栈来实现与光纤通信模块的通信。

3. 关键技术光纤通信模块设计的关键技术包括光模块的选择与配置、电模块的电路设计、光纤传输协议的制定等。

基于FPGA的PCI总线接口硬件调试策略

基于FPGA的PCI总线接口硬件调试策略1.确认硬件连接：首先，确认FPGA和PCI总线接口的硬件连接是否正确，包括PCI总线插槽、电源供应、信号线连接等。

确保接口连接正确可以避免硬件故障对调试过程的影响。

2.确认FPGA设计：确认FPGA设计中PCI总线接口的配置和功能是否符合要求。

检查PCI总线接口的信号约束和时钟设置是否正确，并确保设计支持PCI总线协议的相关规范和特性。

3.电源和地线检查：确保FPGA和PCI总线接口的电源和地线连接良好，并测量电压和地线的稳定性。

如果电源和地线的连接不良，可能会导致电压噪声或地线回流，影响总线接口的性能。

4.信号完整性检查：通过使用示波器或逻辑分析仪等工具，检查总线上的信号波形是否符合预期。

关注时钟信号的稳定性、数据信号的正确性和时序要求是否满足。

5.时序分析：使用时序分析工具检查FPGA和PCI总线接口之间的时序关系。

通过分析时序图，检查总线请求、仲裁、数据传输等过程是否按照协议规范执行，是否存在时序冲突或延迟。

6.信号捕获和仿真：使用抓取信号或仿真工具，观察总线传输的实时信号状态。

通过捕获时刻使信号的状态，可以帮助找到信号传输过程中的错误和问题。

7.调试接口逻辑：如果有问题发生，检查FPGA设计中的接口逻辑是否正确。

验证总线接口的控制信号和数据信号的生成、转发和处理是否符合预期的要求。

8.确认硬件配置：在FPGA上运行PCI总线配置空间，确保FPGA正确响应PCI总线的配置读写请求。

验证PCI总线配置空间的读写命令是否正常执行，以及配置寄存器的值是否与预期相符。

9.时序和时钟设置：在FPGA设计中，确保时钟信号和数据信号的时序设置正确。

根据PCI总线协议的要求和硬件平台的时钟频率，调整时序约束并重新布局时钟和数据路径。

10.联机调试：在硬件调试过程中，保持与PCI总线接口连接的设备或主机处于联机状态。

使用调试和监视工具，观察数据传输的过程和结果，并及时记录和分析错误信息。

基于PCIE点对点传输的FPGA系统

２０１４年第２３卷第４期
ｈｔｔｐ：ｌｌｗｗｗ．ｃ — Ｓ — ａ．ｏｒｇ．ｃａ
计算机系统应用
基于ＰＣＩＥ点对点传输的ＦＰＧＡ系统①
赵会彬，马卫平，梁晓英
（许继电气股份有限公司，许昌４６１０００）
网采样数据传输对总线带宽、可靠性和灵活性的要求
２．５Ｇｂ／ｓｔ】
不断提升，传统的依靠并行总线互连方式采集以太网数据已经无法适应高速数据传输的要求，其性能已经成为制约数据传输的瓶颈，逐步被高速的串行
ｓｙｓｔｅｍｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｍａｒｔｓｕｂｓａｔｔｉｏｎ；ｐｏｉｎｔ — ｔｏ－ｐｏｉห้องสมุดไป่ตู้ｎｔ；ＴＬＰ；ＰＣＩＥ；ＦＰＧＡ
随着智能变电站】系统的不断发展，点对点以太
摘
要：本文分析了当前智能变电站系统点对点数据传输互联并行总线的局限性，提出采用ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓ高速串
行接口技术。应用Ｓｐａｒｔａｎ．６ＸＣ６ＳＬＸ４５Ｔ架构ＦＰＧＡ，实现点对点以太网数据传输的设计方案．此方案充分利用了ＦＰＧＡ的并行数据处理的特性及丰富的ＩＰ资源，设计实现了多路以太网点对点数据的高带宽和高可靠性传输，极大的提升了智能变电站系统的性能．关键词：智能变电站；点对点；ＴＬＰ；ＰＣＩＥ；ＦＰＧＡ

基于fpga的pci接口dma传输的设计与实现

基于fpga的pci接口dma传输的设计与实现文章标题：深度探讨：基于FPGA的PCI接口DMA传输的设计与实现在当今数字化世界中，高速数据传输和处理已成为各行各业的重要需求。

随着FPGA（现场可编程门阵列）技术的发展，基于FPGA的PCI 接口DMA传输的设计与实现成为了研究和应用的热点之一。

本文将从深度和广度的角度对这一主题进行全面评估，并共享个人观点和理解。

一、概述1.1 传统数据传输方式的局限性传统的数据传输方式在面对高速、大容量数据传输时存在着吞吐量低、延时大等问题，已不能满足实际需求。

1.2 FPGA技术与PCI接口FPGA作为一种灵活可编程的硬件评台，结合PCI接口技术可实现高速数据传输和处理。

1.3 DMA传输的重要性DMA（直接内存存取）技术能在不依赖CPU的情况下实现高速数据传输，为FPGA的应用提供了可能。

二、基于FPGA的PCI接口DMA传输的设计2.1 PCI接口的设计与实现通过对PCI规范的理解和掌握，可以实现FPGA与PCI接口的良好连接和通信。

2.2 DMA控制器的设计设计DMA控制器需要考虑数据分块、传输方向、时序控制等关键问题，以实现高效可靠的数据传输。

三、基于FPGA的PCI接口DMA传输的实现3.1 硬件设计基于FPGA的PCI接口DMA传输需要进行硬件电路设计，包括数据通路、控制逻辑等。

3.2 软件编程针对DMA传输的应用场景，需要进行相应的软件编程，包括驱动程序、应用程序等。

四、总结与展望4.1 总结本文内容本文从PCI接口、DMA传输的设计与实现等方面对基于FPGA的高速数据传输进行了全面探讨。

4.2 个人观点和理解基于FPGA的PCI接口DMA传输技术有着广泛的应用前景，但在实际应用中还存在一些挑战和待解决的问题。

4.3 展望未来发展随着FPGA技术的不断进步和PCI接口标准的升级，基于FPGA的PCI接口DMA传输技术将会更加成熟和普及，为高速数据传输和处理提供更多可能性。

基于FPGA的PCI接口设计

基于FPGA的PCI接口设计概述：一、PCI接口概述1.1PCI接口简介PCI接口是一种计算机外设接口，用于主机和外设之间的数据传输。

它提供了高带宽、低时延、高可靠性的特性，广泛应用在计算机系统、网络设备、嵌入式系统等领域。

1.2PCI接口结构PCI接口由5个主要组成部分组成：传统PCI总线、PCI桥、PCI设备、PCI主机、PCI系统。

1.3PCI接口工作原理PCI接口工作原理可以简单概括为：通过PCI总线来进行主机和设备之间的数据传输。

主机通过命令传输到设备的配置空间，设备通过数据传输到主机的内存空间，实现数据的读写。

2.1FPGA简介FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，可以实现数字电路的快速设计和实现。

它具有灵活性、可配置性和高性能的特点，非常适合用于设计和实现各种接口。

2.2基于FPGA的PCI接口设计原理2.3基于FPGA的PCI接口设计步骤（1）PCI接口规范分析：了解PCI接口的规范和要求，包括信号线、时序等方面的要求。

（2）FPGA设计和开发：使用FPGA开发工具进行逻辑设计和开发，包括搭建逻辑电路、编写硬件描述语言代码等。

（3）PCI总线的实现：通过FPGA实现PCI总线的功能，包括命令传输、数据传输、时钟管理等。

（4）测试和验证：完成设计后，进行测试和验证，包括功能测试、性能测试等，确保设计符合PCI接口的规范。

2.4基于FPGA的PCI接口设计应用三、总结本文介绍了基于FPGA的PCI接口设计，包括PCI接口的概述、工作原理，以及基于FPGA的PCI接口设计的原理、步骤和应用。

基于FPGA的PCI接口设计可以实现高带宽、低时延、高可靠性的数据传输，具有广泛的应用前景。

未来，随着FPGA技术的发展和应用需求的增加，基于FPGA的PCI接口设计将发展得更加成熟和完善。

arm和fpga pcie 原理

arm和fpga pcie 原理ARM和FPGA之间的PCIE原理引言：现代计算机设计中采用多种不同类型的处理器和器件来实现各种功能。

ARM处理器和FPGA(Flexible Programme Gate Array)是广泛使用的两种不同类型的设备。

在一些应用中，需要将这两种设备结合在一起以实现更高的性能和灵活性。

PCIe(Peripheral Component Interconnect Express)总线协议是一种流行的用于在计算机系统中连接设备的接口标准。

本文将详细介绍ARM和FPGA之间使用PCIE进行通信的原理。

第1节：ARM和FPGA的基本介绍1.1 ARM处理器ARM处理器是一种广泛使用的32位RISC(Reduced Instruction Set Computing)架构处理器。

ARM处理器主要用于嵌入式系统和移动设备。

它以其低功耗、高性能和低成本而闻名，并且有多个系列和型号可供选择。

1.2 FPGA芯片FPGA芯片是一种可编程逻辑器件，其内部由大量可编程的逻辑元件和可编程的互连通道组成。

FPGA芯片可以按照设计者的需求进行配置，以实现各种不同的功能。

它具有灵活性和可重构性的特点，因此被广泛应用于数字电路设计和系统开发中。

第2节：PCIE总线介绍2.1 PCIE总线概述PCIe总线是一种高速串行总线协议，用于在计算机系统中连接各种外部设备。

它具有高带宽、低延迟和可扩展性的特点，能够满足现代计算机系统对数据传输的高要求。

2.2 PCIE总线工作原理PCIE总线采用点对点的拓扑结构，其中包括一个主控制器和多个从设备。

主控制器负责发起传输请求，并将数据发送到指定的从设备，从设备接收数据后进行处理。

PCIE总线采用多通道传输，可以同时进行多个并行数据传输，以提高总线带宽。

第3节：ARM和FPGA之间的PCIE通信原理3.1 ARM和FPGA之间的连接为了实现ARM和FPGA之间的PCIE通信，需要将PCIE适配器连接到ARM处理器和FPGA芯片之间。

基于FPGA与PCI总线的实时控制计算机的设计与实现

（０ｓｔｔＭｉ￣ｒｒｎｎｅＩｄｓｙｏＰ，ｉａ１１０Ｃｉａ２６ＩｔｕｅｎｔｏｄａｃｎｕｔＲＣＸ ’ｇ７００，ｈｎ）ｎｉｙｆＯｒｆｔ
Ａｂｔａｔｅｉｏｔｌｏｕｅ（ｅｅｎｆｅｅｅｒｄｔｓｔｅＲＴｓｒｃ：ＲａｔｌｍｅｃｎｒｍｐｔｒｅｉｎｕｔａｅｉｎｔｏｃｒｏｈＳｏｅｉｉｍｐｒｃｎｉｄｓｒｌｄｓｇ．Ｉｖａｉ
ＫｅｒｓＦＧＡ；Ｐｕ；ｒａｉｏｔｏｏｕｅ；ｈ－ｐｅｙｃｒｎｕｅｉｏｔｙｗｏｄ：ＰＣＩＢｓｅｌｔｍｅｃｎｒｌｃｍｐｔｒｉｅｄｓｎｈｏｏｓｓｒｐｒｓｌａ
外部器件互联总线即ＰＩＣ总线．Ｉｔ公司提出的将高是ｎｅｌ速高带宽的外围功能移到靠近ＣＵ的地方。并通过一个系Ｐ统接口（桥路）处理器／储器连接的 “ 部总线 ” 决方主与存局解案『随着集成技术突飞猛进地发展，今工业、事领域中ｌ１。如军使用的计算机正逐步向着微型化、低功耗、大规模集成超超的片上系统发展．来越多的功能被集成到一个或数个芯片越
控制逻辑，用ＰＩ线收发数据，利Ｃ总与其他各部件的通信端采用８Ｍｂｔｉｓ同步串口完成通信。／

基于pcie的nvme协议在fpga中实现方法

基于pcie的nvme协议在fpga中实现方法随着大数据时代的到来，高速数据存储和传输成为电子系统设计中的重要需求。

基于PCI Express（PCIe）的NVMe（Non-Volatile Memory Express）协议因其高性能、低延迟的特点，在固态硬盘（SSD）等领域得到了广泛应用。

在FPGA（Field-Programmable Gate Array）中实现基于PCIe 的NVMe协议，可以有效提高数据存储和处理能力。

本文将详细介绍在FPGA 中实现基于PCIe的NVMe协议的方法。

一、PCIe和NVMe协议简介1.PCIe协议：PCI Express是一种高速串行计算机扩展总线标准，用于连接计算机内部的各种设备，如显卡、网卡、存储设备等。

它具有高带宽、低延迟、点对点传输等特点。

2.NVMe协议：NVMe是一种为SSD等非易失性存储设备设计的协议，旨在充分利用PCIe接口的高性能。

与传统的AHCI协议相比，NVMe协议具有更高的吞吐量、更低的延迟和更高的IOPS（每秒操作次数）。

二、在FPGA中实现基于PCIe的NVMe协议的方法1.硬件设计：（1）选择合适的FPGA芯片：根据项目需求，选择性能、资源、功耗等指标符合要求的FPGA芯片。

（2）设计PCIe接口：利用FPGA内部的硬核或软核实现PCIe接口，实现与主机的高效通信。

（3）设计NVMe控制器：在FPGA中实现NVMe协议的核心功能，如命令处理、数据传输、状态报告等。

（4）集成存储器：根据需求选择适当的存储器（如DRAM、NAND Flash等），并将其与NVMe控制器连接。

2.软件设计：（1）开发驱动程序：为操作系统编写NVMe设备的驱动程序，使其能够识别和使用基于PCIe的NVMe设备。

（2）实现NVMe协议栈：在主机端实现NVMe协议栈，处理与存储设备的通信。

（3）优化性能：根据实际应用场景，对NVMe控制器和存储器进行性能优化，提高数据传输效率。

PCI总线协议的FPGA实现及驱动设计

PCI总线协议的FPGA实现及驱动设计
PCI总线协议是一种用于计算机内部设备之间进行数据传输的高速总线协议。

FPGA （Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，可以通过编程来实现不
同的电路功能。

通过将PCI总线协议的功能实现在FPGA中，可以方便地进行硬件开
发和测试。

在FPGA中实现PCI总线协议，一般需要完成以下几个主要步骤：
1. 确定设计需求：根据具体应用需求，确定需要实现哪些PCI总线功能和特性。

2. 设计PCI控制器：在FPGA中设计实现一个PCI控制器，该控制器负责处理来自主
机的PCI总线请求，包括地址映射、数据传输等。

可以使用硬件描述语言（如VHDL
或Verilog）来描述和设计该控制器。

3. 实现PCI控制器：基于设计的描述，使用FPGA开发工具将其编译成硬件配置文件，然后将该配置文件下载到FPGA芯片中进行实际逻辑实现。

4. 驱动程序设计：设计和实现一个合适的驱动程序，该驱动程序在主机上运行，用于
控制PCI设备和FPGA之间的数据传输。

这个驱动程序可以使用C或其他编程语言来
编写，并且需要遵循PCI总线协议规范。

需要注意的是，PCI总线协议涉及到许多复杂的细节和规范，因此在实现过程中可能需要参考相关的PCI规范和文档。

另外，为了确保PCI设备与主机兼容，并保证正确的
数据传输和控制，驱动程序和FPGA实现需要进行充分的测试和验证。

以上是一个简要的描述，具体的实现细节和步骤可能因应用需求和具体平台而有所不同。

PCI总线接口的FPGA设计与实现

ＫｅｏｄＰｕｎｅｆｃ，ＦｙＷｒｓＣＩｂｓｉｔｒａｅＰＧＡ，ＶＨＤＬ，ｔｎｉｌｔｎｉｇｓｍｕａｉｍｉｏＣｌｓｍｂｒＴＰ３ａｓＮｕｅ５
１引言
随着微处理器性能的迅速提高，以及多媒体技术和高速网络的不断发展，们对微机系统的速度人提出了越来越高的要求。ＰＩｐｒｈｒｌｏｏｅｔＣ（ｅｉｅａｃｍｐｎｎｐｉｅｃｎｅｔ总线是ＩＴＥｎｒｏｎｃ）ｔＮＬ公司推出的一种高性能局部总线，它独立于处理器，以方便地在符合ＰＩ可Ｃ规范的微机和工作站系统中进行硬件移植，目前已
２）利用Ｉ来实现ＰＩ口，用基于ＰＩＰ核Ｃ接利Ｃ协议的ＩＰ核来实现ＰＩ口，种设计开发速度Ｃ接这
较快，活性较好，是Ｉ灵但Ｐ核价格昂贵。
３）采用ＦＧ实现ＰＩ总线协议。采用ＰＡＣ
摘
要
介绍了利用ＦＧＰＡ实现ＰＩＩ设计的方法。通过分析ＰＩＣ接：１Ｃ总线接口控制器基本功能，采用ＶＨＤＬ硬件描
述语言完成各个模块的功能设计及时序仿真测试，重点从总体设计、内部通信、外部通信、总线状态机等方面做了详细介绍。
经验证可满足ＰＩＣ规范的时序要求，完成了ＰＩＣ总线接口的ＦＧＰＡ实现。关键词ＰＩＣ局部总线；可编程逻辑器件ＦＧ硬件描述语言ＶＨＤ时序仿真ＰＡ；Ｌ；

基于FPGA的PCI总线接口设计

Ｋｅｗｏｄｙｒｓ：ＰＩＢｓｔｎ，ＰＣｕ，ｍｉｇＦＧＡ，ｔｔｃｉｅｉｓａｅｍａｈｎ
１Ｐ１Ｃ总线概述
ＰＩ部总线不仅是目前最新的计算机总线。Ｃ局而且是一种兼容性最强、能最全的计算机总线。它可同时支持多组外围功
约系统的逻辑资源。且用户可以将ＰＩ卡上的其它用户逻而Ｃ插
辑与ＰＩ口逻辑集成在一个ＦＧＣ接ＰＡ芯片上．通过在顶层仿真
来验证ＰＩ口以及用户逻辑设计的正确与否．样可以大幅Ｃ接这
度提高调试速度．短开发周期．高电路板的集成度和系统缩提的性能。其次．当系统升级时．只需对可编程器件重新进行逻辑设计。无需更新ＰＢ版图。文章将重点介绍进行ＰＩ口逻而ＣＣ接
度，６ｚ的工作频率，大传输速率达到５８ｂｔｓ线５ｂ／速率。另外．Ｃ总线对ＰＩ展卡及ＳＭ￣ｅｓ的ＰＩＣ扩组件能够自动配置，现设备的即插即用，且还具有低随机实而
接口逻辑的结构原理。分析了时序设计的要点，并给出了一种典型应用的软硬件设计方案和仿真结果。
关键词ＰＩ线时序Ｃ总ＦＧＰＡ状态机
文章编号１０ — ３１（０６０－０００文献标识码Ａ０２８３一２０）９０８ — ３中国分类号Ｔ３２Ｐ０

基于PCI总线和FPGA的遥测数据同步技术

ｇａｒｍｍａｌｇｔｒａ）实现。其中，同步采用数字锁相环实现；别是帧同步采用了一种容错技术与非容错ｂｅａｅａｒｙ来码特技术相结合的方法，高了帧同步码的检测速度系统的抗干扰能力。最后，算机通过ＰＩＰｒｈｒｌｏｏ提计Ｃ（ｅｉｅａｃｍｐ — ｐ
ｔｎｏｅｉｈｅｔｌｍｅｒａａｐｒｅｓｎｙｔｍ．Ｔｈｅｆａｔｒｌｎｔｅｅｔｙｄｔｏｃｓｉｇｓｓｅｕｎｃｉｎｏｆｄａａｐｒｃｓｉｇｉｅｌｚｄｂｙｔｏｔｏｅｓｎｓｒａｉｅ
ＹｕｅｆｅＷ（ｎ，ＺｈｏＱｉｉａ
（ｌｇｆＥｌｃｒｎｃｎｎｏｍａｉｎＥｎｉｅｒｎＣｏｌｅｏｅｔｏｉｓａｄＩｆｒｔｇｎｅｉｇ，ｅｏ
ＢｉｎｉｅｓｙｏｒｎｕｉＬｔｏａｔｓＢｉｎ，１０８，ｈｎ）ｅｉｇＵｎｖｒｉｆｊｔＡｅｏａｔｓ８Ａｓｒｎｕｉ，ｅｊｇ０３Ｃｉａｃｃｉ０Ａｂｔａｔｏｅｓｎｈｏｉａｉｎａｄｆａｙｃｒｎｚｔｎｏｈｅｅｔｙｄｔｌｙａｍｐｒｓｒｃ：Ｃｄｙｃｒｎｚｔｏｎｒｍｅｓｎｈｏｉａｉｆｔｅｔｌｍｅｒａａｐａｎｉｏ — ｏ
ｎｎｔｒｏｎｃ）线对恢复后的信息数据进行后续处理。ｅｔｉｅｃｎｅｔ总ｎ

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ｉｓｒｍｅｔＳｆｃｉｎｎｔｕｎ ’ ｕｎｔｏ．ＴｈｓＰ口ｒａａｙｅｈｏｆｕｒｔｎｃｏｋｎｒｄｃｓｔｅｃｎｇｒｔｎｓｈｍｅｂｓｄｏＣＩｂｓａｄＣＰＬｗｈｃｅｌｚｓｉａｅｌｚｓｔｅｃｎｇａｉｌｃ，ｉｔｏｕｅｈｏｆｕａｉｃｅａｅｎＰｕｎｎｉｏｉｏＤｉｈｒａｉｅ
免复杂的协议，短开发周期，缩降低开发难度，是系统结构受到芯片但随着测试技术的发展，试仪器内部数据量剧增，部控制也日测内的制约，不能灵活地设计系统目标：第二种是使用ＦＧＰＡ或者ＣＬＰＤ趋复杂。传统的小规模集成电路难以满足内部处理和控制的要求。完成ＰＩ议的转换，用自编的接口程序或开发商提供的现成ＰＩＣ协采ＣＦＧ现场可编程逻辑器件）于其高度集成化，靠性和小型化，ＰＡ（由可迅的ＩＰ核。自编ＰＩ线接口程序，要熟悉ＰＩ议．此要花费大Ｃ总需Ｃ协因速进入现代仪器领域，替了传统的专用集成电路，于完成仪器的代用量时问。采用开发商提供的ＰＩＩＣ的Ｐ核，当大批量生产时成本较低．控制和数据处理。但是ＦＧ内部使用的是ＳＡ存储信息。电后ＰＡＲＭ断但小批量时成本高昂。本文采用第一种方案，择Ｐ１０４作为ＰＩ选Ｃ９５Ｃ信息丢失。置信息必须要放人其它非易失存储器中，次上电后，配每从协议的实现芯片。非易失存储器中读入配置信息装载到ＦＧ中（ＦＧＰＡ即ＰＡ再配置）尽。ＰＩ０４是由Ｐ公司推出的３Ｃ９５ＸＩ２位／３的通用ＰＩ线控制专３ＭＣ总管各个ＦＧＰＡ生产厂商都提供现成的配置芯片对ＦＧＰＡ进行配置．但用芯片，该芯片完全符合ＰＩＣ总线规范２２版，突发传输速率达到．是这些芯片内容固化后更新不易．致ＦＧ的功能在仪器出厂后就导ＰＡ１２ｙｅｓ３ＭＢｔ／。本地总线支持复用，复用的３非２位地址，据，为Ｍ模数可不能再更新，要更改ＦＧ的实现功能，须将仪器拆开，新烧如果ＰＡ必重式、模式、ＪＣ模式中的一种。ＰＩ０４内部有６个可编程的ｎＦＣ９５０以实写矸＇Ａ的配置芯片。Ｇ这种配置方式限制了测试仪器功能的扩展和升现零等待突发传输和本地总线与ＰＩ总线的直接的异步操作。Ｃ级。本文介绍了基于ＰＩ总线配置ＦＧ的技术，过ＰＩ线实现ＣＰＡ通Ｃ总ＰＩ０４支持主模式、模式以及ＤＭ模式。在主模式下允许本地总Ｃ９５从ＡＦＧ的配置，只需通过仪器上的通信接口更改配置文件即可实现ＰＡ线访问ＰＩ线上的存储器和１接１：从模式下允许ＰＩＣ总０＝１Ｃ总线访问ＦＧＰＡ功能的更新。本地总线上的存储器和ＩＯ接Ｉ。支持单周期模式和突发模式：＝１ＤＭＡ模式下支持ＰＩ线到本地总线的高效突发传输。本文为了方便实Ｃ总１系统设计现，用从模式下的突发模式，地总线采用Ｃ模式ｒ采本ｚｌ。１系统总体设计：．１１１ＦＧ配置方式．．２ＰＡ系统由主控机，Ｃ总线，ＣＰ１ＰＩ专用芯片，ＰＤ以及待配置的ＣＬ现场可编程逻辑阵列（ＰＡ）在８ＦＧ是Ｏ年代初由Ｘｌｘ公司发明ｉｎｉ
【ｙｏｄ］ｉｄＰｏａａｌＧｔｒｙ（ＰＡ；Ｃｕ；ｏｇｒｔｎｏｌｅＫｅｗｒｓＦｅｒｇｍｍｂｅａｅＡｒＦＧ）ＩｂｓｎｕａｉｎｉｌｒａＰＣｆｉｏｎ
０引言
公司的ＰＩ００９５、ＭＣ的Ｓ５３、Ｉ９５等。这种方案可以避Ｃ９３、０４ＡＣＩ３５Ｓ５３
ｏｌｎｏｇｒｔｏＣＡｎｘｅｓｏｄｕｒａｅｏｎｔｍｅｔＳｆｎｔｎｃｎｅｉｎｌ．ｎｉｅｃｎｕａｉｎｏＦＰｉｆｆａｄｅｔｎｉｎａｐｇｄｉｓｒｎｆｕｎ ’ ｕｃｉｏｖｎｅｔｏｙ
科００年
第ｌ期７
基于ＰＩＣ总线配置ＦＧＡ的技术Ｐ
李增红何攀峰（中国电子科技集团第四十一研究所山东青岛２６５）６５５
【摘要】Ｐ广泛应用于现代仪器中，是ＦＧ的固有配置方式限制了仪器测量功能的扩展和升级。本文分析了ＦＧＡ的配置时序，ＦＧＡ但ＰＡＰ
ＦＧ组成，实现框图如图１示。ＰＡ其所
响应外部的配置请求，同时将ＣＮＯＥ拉低。当ＦＧ释放ＯＥＤＮＰＡｎＴＵＳＡＴＳ后，示可以接受配置数据。外部的配置设备将配置数据串表行送入ＦＧ低位优先）ＦＧＡ接收到数据后，内部进行ＣＣ校ＰＡ（。Ｐ在Ｒ验，果出错，将ｎＴＴＳ拉低，知主机重新配置数据。如果没有如则ＳＡｕ通错误，接受完数据后，ＰＡ将ＣＮ＿Ｎ则ＦＧＯＦＤＯＥ拉高，知主机配置结通束。ＦＧ进入初始化状态，过约２ｐ后，ＰＡ进入用户状态，ＰＡ经０￣ｓＦＧ实
ＦＧ的配置总线上．而实现ＦＧ的配置。需主控机读取不同的ＰＡ从ＰＡ只配置文件，可实现ＦＧ功能的更改。更新ＦＧ功能时，即ＰＡＰＡ只需更新主控机上的配置文件即可。１１１ＰＩ线：．．Ｃ总２后释放，知ＦＧ通ＰＡ进入配置状态。ＦＧＰＡ通过将ｎＴＴＳＡＵＳ拉低，
的可编程逻辑器件。由于其高集成性和可靠性，在使用中获得了用户的认可，步替代了传统的专用的小规模集成电路。随着微电子技术逐的发展，ＰＡ的容量迅速增加，度也越来越快，其在内部集成了ＦＧ速尤乘法器后，速进入了ＡＩ迅ＳＣ和ＤＰ领域。但是ＦＧＳＰＡ基于ＳＡＭ技Ｒ术，电后内容丢失，掉系统必须使用专用的存储芯片保存配置信息。在ＦＧＰＡ上电后，存储芯片中读取配置信息写入ＦＧ中，过程称为从ＰＡ此配置。不同厂商的ＦＧ支持的配置方式也不同。现在Ｈ．Ａ市场主ＰＡＧ要有Ａｅａ和Ｘｌｘ公司，本文选用Ａｅａ公司的Ｅ２ｈｒｉｎｉｈｒＰＳ系列的ＦＧＰＡ。Ａｔｒ公司的ＦＧｌａｅＰＡ支持的配置方式较多，用的有以下几种常图１系统框图模式：Ｐ（速被动并行模式）Ａ（动串行模式）Ｐ（动串行模ＦＰ快、Ｓ主、Ｓ被ＦＧ的配置数据放在主控机的存储器中，当需要重新配置ＰＡ式）ＰＣ（动并行异步模式）、Ｐ被以及ＪＡＧ模式。本文选择ＰＴＳ模式。在ＦＧ时，ＰＡ主控机从自身的存储器中读取ＦＧ的配置信息。过ＰＩＰＡ通ＣＰＳ模式下，由外部器件提供配置时钟，配置数据串行送人ＦＧＰＡ，总线送入ＰＩ０４Ｐ１０４将配置数据放到本地总线，ＰＤ接收本Ｃ９５，Ｃ９５ＣＬＦＧ在时钟的上升沿采样数据。ＰＡ当外部器件将ｎＯＣＮｎＧ控制线拉低地总线的数据，内部转换成满足ＦＧ配置时序要求的信号，到在ＰＡ送
介绍了基于Ｐ总线和ＣＬ来配置ＦＧ的方法，现了ＦＧ的在线重配置，ＣＩＰＤｐＡ实ＰＡ方便了仪器测量功能扩展和升级。