基于FPGA的PCIe总线接口的DMA传输设计

串行的PCIe接口是第3代I/O互连标准,具有高速率和高带宽等特点,克服了传统PCI总线在系统带宽、传输速度等方面的固有缺陷,具有很好的应用前景;本设计使用Altera公司FPGA提供的PCIe IP硬核提出了一种实现PCIe接口的方法,并针对其高带宽的优势,设计了PCIe总线的高速DMA数据传输方案;利用自行开发的PCIe接口板,在QuartusⅡ11.0开发环境下进行SignalTapⅡ在线仿真并实际传输验证,DMA传输带宽在500MB/s以上,表明该设计方案可以满足PCIe总线传输带宽的要求。     

基于FPGA的PCIe总线DMA控制器的设计与验证

PCIe总线是为了解决高速率高带宽提出的新一代总线,随着处理器技术的发展,在互连领域中,PCIe总线的使用越来越多;为了实现上位机与FPGA之间的高速数据交换,基于FPGA设计了能够高速传输数据的DMA控制器,本设计的验证是基于北京航天测控公司开发的6槽机箱、嵌入式控制器(基于PCIe总线)、以及数字I/O模块;设计实现了嵌入式控制器与数字I/O模块之间的数据传输,并且通过了验证,证明了DMA控制器功能的正确性;加入DMA控制器后,写数据传输速率达到610MB/s,提高到了原来的7倍;读数据传输速率达到492MB/s,提高到原来的11倍,满足系统的设计要求;该控制器在大带宽的数据传输中有广泛的应用。     

基于FPGA的PCIe总线接口的DMA控制器的设计

采用Altera公司FPGA提供的PCIe PHY IP和Synopsys公司提供的PCIe Core IP提出了一种PCIe总线接口的DMA控制器的实现方法,并搭建了4通道的PCIe传输系统。利用Synopsys VIP验证环境对系统进行了仿真验证,利用Altera Stratix V EX系列FPGA搭建平台进行了实际传输验证,验证了数据读写的正确性,在进行DMA读写事务操作时总线带宽峰值分别达到了1 547 MB/s和1 607 MB/s,能满足大部分实际应用中对数据传输的速率要求。     

基于PCIe的DMA传输在UM-BUS测试系统中的设计与应用

动态可重构高速串行总线(UM-BUS)是一种利用多通道并发冗余的方式来实现总线动态容错的高速串行总线。它的测试系统可以实现对总线的通信过程进行监测、存储与分析。由于测试系统需要在数据采集终端与PC之间建立高带宽的通信通道,设计了UM-BUS总线测试系统的PCIe2.0 x1通道的应用方案,设计并实现了基于FPGA的PCIe总线DMA数据传输方案。实验测试结果表明,实际传输速度可以稳定达到200 MB/s以上,完全满足总线测试系统中对数据传输速率的要求。     

基于PCIe总线的高速数据采集卡设计与实现

针对高速数据采集系统中对数据实时处理和高速传输的需要,使用Altera公司FPGA提供的PCIeIP硬核设计了一种基于PCIe总线的高速数据采集卡.重点从采集卡整体设计、硬件接口以及软件程序实现等几个方面进行分析阐述,并针对其高带宽的优势,比较详尽地介绍了PCIe总线的高速DMA数据传输状态机的实现方法.在QuartusⅡ11.0开发环境下利用SignalTapⅡ在线调试并进行实际传输验证,测试表明该采集卡的传输速度满足了高速采集领域的要求,并且性能稳定.     

基于PCIe总线的数据采集卡设计与实现

为了实现对多路高速光信号采集,利用FPGA设计基于PCIe总线的数据采集系统;对PCIe总线低速Slave通道与高速DMA通道的关键算法进行了研究;首先,介绍了数据采集卡的硬件构成及基本工作原理,提出了PCIe总线算法需要解决的数据传输问题;然后,分析数据采集卡PCIe总线低速Slave通道和高速DMA通道原理以及实现的关键算法;通过Modelsim和SignalTap工具分别对数据传输算法进行功能验证和在线仿真;最后,将设计数据采集卡互联PCIe上位机进行实际测试;实验结果表明,本设计PCIe总线采用X4接口模式,数据传输系统的数据上传峰值速率为615.38 MB/s,可以满足稳定可靠、高带宽、模块化等要求。     

UM-BUS总线测试系统中PCIe的设计与实现

UM-BUS总线单通道理论带宽可达200 Mb/s,采用16通道并发传输时,理论带宽可达400 MB/s,其测试系统需要在数据采集终端与PC之间建立不低于此带宽的通信通道。PCIe1.1采用4通道传输时理论带宽可达1 GB/s,满足了UM-BUS总线测试系统的传输带宽需求,由此设计实现了UM-BUS总线测试系统的PCIe1.1 x4链路通道的应用方案,给出了基于FPGA的PCIe总线的BMD传输方案。测试结果表明,该方案实际传输速度可达550 MB/s,满足UM-BUS总线测试系统的带宽需求。     

基于PCIe的多路传输系统的DMA控制器设计

为了避免PCIe传输过程中PIO写延时、主机与嵌入式处理系统交互次数过多等问题对于传输带宽的影响,设计了一种基于命令缓冲机制的直接存储访问（DMA）控制器以提高传输带宽利用率。采用FPGA端内部设置命令缓冲区的方式,使得DMA控制器可以缓存PC端的数据传输请求,FPGA根据自身需求动态地访问PC端存储空间,增强了传输灵活性;同时,提出一种动态拼接的DMA调度方法,通过合并相邻存储区访问请求的方式,进一步减少主机与硬件的交互次数和中断产生次数。系统传输速率测试实验中,DMA写最高速率可达1631 MB/s,DMA读最高速率可达1582 MB/s,带宽最大值可达PCIe总线理论带宽值的85.4%;与传统PIO方式的DMA传输方法相比,DMA读带宽提升58%,DMA写带宽提升36%。实验结果表明,本设计能够有效提升DMA传输效率,明显优于PIO方式。     

基于PCIe总线的卫星导航信号传输系统设计

为了满足高精度软件接收机对卫星导航中频信号传输系统的新要求,设计了一种基于PCIe总线的传输系统.该系统以Virtex-5 FPGA为核心控制器件,以DMA方式通过4通道PCIe接口传输导航卫星数据.详细介绍传输系统AD模块、DMA控制模块、中断模块等核心模块的FPGA实现方法.经过测试与验证,系统读写速率分别达到了800 MB/s和650 MB/s,可以满足不同层次导航软件接收机对原始导航数据的需求.     

基于PCIe的高速接口设计

PCIe总线是第三代I/O总线的代表,提供高性能、高速、点到点的串行连接,支持单双工传输,通过差分链路来互连设备。该设计由Xilinx公司的Virtex-6FPGA平台和PC机组成,为了实现PFGA与CPU之间的高速通信,开发了基于FPGA IPcore的PCIe总线DMA数据传输平台。通过硬件测试表明,该接口设计方案成本低,传输速率可以达到1.5Gb/s。