基于Virtex5的PCI-Express总线接口设计.doc

基于Virtex5的PCI-Express总线接口设计时间:2010-03-0411:21:06来源:作者:刘凯徐欣PCIExpress是由Intel,paq,IBM,Microsoft等PCISIG联合成立的ArapahoeWorkGroup共同草拟并推举成取代PCI总线标准的下一代标准。PCIExpress利用串行的连接特点能轻松将数据传输速度提到一个很高的频率,达到远远超出PCI总线的传输速率。一个PCIExpress连接可以被配置成x1,x2,x4,x8,x12,x16和x32的数据带宽。()的传输速率。Xilinx公司的Virtex5系列FPGA芯片内嵌PCI-ExpressEndpointBlock硬核,为实现单片可配置PCI-Express总线解决方案提供了可能。本文在研究PCI-Express接口协议和PCI-ExpressEndpointBlock硬核的基础上,使用Virtex5LXT50FPGA芯片设计PCIExpress接口硬件电路,实现PCI-Express数据传输。1PCIExpress的拓扑结构PCIExpress是一种能够应用于点设备、台式电脑、工作站、服务器、嵌入式计算机和通信平台等所有周边I/O设备互连的总线。其拓扑结构如图1所示,PLEX(RC)、多个终端(I/O器件)、开关和PCIExpress/PCI桥路,它们通过PCIExpress进行互联。RC是I/O层次的根部,将CPU/存储器子系统与I/O相连。RC可以支持一个或多个PCIExpress端口,例如英特尔芯片组。开关定义为多个虚拟PCI之间的桥路器件的逻辑组,它们使用一种基于地址路由的PCI桥路机制来传递执行信息,例如IDTPCIExpress开关。端点是指能作为PCIExpress执行的请求者或完成者的那一类器件,可以是PCIExpress自身,也可以是一个非PCIExpress器件,例如连接在PCIExpress上的图形控制器。PCIE总线保留了对于PCI局部总线协议全部软件的向下兼容性,即只要是PCIE的卡都可以插到支持PCI的操作系统上使用;在硬件上,两者不兼容,PCIE取代PCI,PCI-X的并行多路总线结构,采用一种串行、点到点的总线连接结构,需要的接口更少。2Virtex5LxtPCIEEndpointblockVirtex5LxtPCIEEndpointblock集成了PCIE协议中的物理层(PHY)、数据链接层(DLL)和传输层(TL),同时它还实现了PCI-Express设备的功能配置寄存器,其结构框图如图2所示,包含有以下几个接口:时钟和复位接口、配置和状态接口、电源管理接口、用户接口和传输层接口。Virtex5LxtPCIEEndpointblock具有PCI-Express的完整功能,,作为FPGA内部的硬核,它是可配置的PCIe端点解决方案,大大增加设计的灵活性,降低设计的RNE费用,并且支持1x,2x,4x或8x通道的实现,为系统的功能扩张提供了有效途径;带有内置PCIe端点模块的Virtex-5LXTFPGA芯片,能够被用于任何一种外形的产品设计,如表1所示。,电源管理模