《電子技術應用》
您所在的位置:首頁 > 通信與網(wǎng)絡 > 設計應用 > PCIe總線DMA高速傳輸系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)
PCIe總線DMA高速傳輸系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)
電子技術應用
劉佳寧,單偉,劉金鵬
中國電子科技集團公司第五十八研究所,江蘇 無錫 214035
摘要: 針對數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中外設帶寬受限、有效帶寬低的問題,設計了一種PCIe總線的DMA高速傳輸系統(tǒng)。以FPGA為控制核心,采用PIO操作與DMA操作分時組合的控制模式實現(xiàn)全雙工DMA讀寫通道的傳輸層協(xié)議。PIO操作配合中斷實現(xiàn)指令與狀態(tài)實時收發(fā),DMA模塊設計了一種兩段式切片的裁剪機制實現(xiàn)PCIe協(xié)議的傳輸長度控制,發(fā)送模塊設計請求仲裁邏輯實現(xiàn)請求事務的優(yōu)先級仲裁,接收模塊采用本地緩存TAG標號的方法實現(xiàn)請求回應的實時管理并解決回應亂序問題。最后通過時鐘計數(shù)的方法測試傳輸速度,分析了影響讀寫傳輸速度的制約因素。經(jīng)驗證,DMA寫操作有效帶寬已經(jīng)達到75%,非常接近80%的理論極限,DMA讀操作也達到了60%。本設計解決了高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的帶受限寬問題,具有一定的工程應用價值。
中圖分類號:TP393 文獻標志碼:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.233808
中文引用格式: 劉佳寧,單偉,劉金鵬. PCIe總線DMA高速傳輸系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J]. 電子技術應用,2023,49(12):85-89.
英文引用格式: Liu Jianing,Shan Wei,Liu Jinpeng. Design and implementation of DMA high-speed transmission system based on PCIe[J]. Application of Electronic Technique,2023,49(12):85-89.
Design and implementation of DMA high-speed transmission system based on PCIe
Liu Jianing,Shan Wei,Liu Jinpeng
China Electronics Technology Group Corporation 58th Research Institute, Wuxi 214035, China
Abstract: According to the issue of limited and low-effective peripheral bandwidth in transmission system, this paper designs a DMA high-speed transmission system based on PCIe. Taking FPGA as control unit, the transaction layer protocol of full duplex DMA read and write channels is realized with the time-sharing control method which combined PIO and DMA. Then PIO receives the instructions and translates real-time status information, DMA controller takes charge of the transfer size with a two-section-slice clipping mechanism, transmit engine arbitrates all of the requests according to the priority logic, receive engine performs real-time management of completion packet by caching the TAG label, and solves out-of-order problem. At last, the transmission speed is tasted by means of clock counter, and the restriction factors affecting read/write transmission speed are analyzed. By the practical verification, the effective bandwidth of DMA write has reached 75%, which is very close to the theoretical limit of 80%, and DMA read effective bandwidth has also reached 60%. The design solved the problem of bandwidth limitation in high-speed transmission system, and affords certain engineering application value.
Key words : PCIe bus;DMA;two-section slice;request arbitration;out-of-order

0 引言

隨著信息技術的不斷發(fā)展,通信系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸帶寬的要求也越來越高。作為系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)交互的橋梁,IO總線是決定整個系統(tǒng)傳輸帶寬和處理性能的關鍵[1]。

傳統(tǒng)的第二代IO總線以PCI和PCI-X總線為代表,其特點是時鐘頻率較低,數(shù)據(jù)總線并行傳輸,在傳輸速度和硬件成本等方面制約了PCI總線的整體帶寬[2],且由于總線共享,單一外設無法長時間占用總線,進一步限制了總的傳輸速率[3]。新興的第三代IO總線PCI Express(PCIe)總線解決了上述問題。PCIe總線采用點到點串行差分結構,所有外設設備通過獨立通道實現(xiàn)互聯(lián)[4],因此所有外設單獨使用總線通道的所有帶寬,且各設備間可以并發(fā)傳輸互不影響[5],因此系統(tǒng)的整體性能得到有效提升,解決了高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐掏铝繂栴}。在現(xiàn)代通信領域,PCIe總線的使用前景十分廣闊。

本文設計了一種基于PCIe總線架構的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),考慮到PCIe協(xié)議的復雜性,可以使用協(xié)議芯片簡化設計[6],本文則使用Xilinx官方提供的軟核作為PHY模塊實現(xiàn)PCIe鏈路層協(xié)議,同時利用FPGA豐富的邏輯資源和緩存資源設計頂層應用模塊,完成PCIe協(xié)議包的收發(fā),實現(xiàn) PCIe板卡的完整協(xié)議。最后聯(lián)合上層軟件控制程序和底層驅動構成完整的閉環(huán)傳輸測試系統(tǒng),為同類型數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的工程應用提供了設計參考。


本文詳細內(nèi)容請下載:http://www.xxav2194.com/resource/share/2000005811



作者信息:

劉佳寧,單偉,劉金鵬

(中國電子科技集團公司第五十八研究所,江蘇 無錫 214035)





weidian.jpg



此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),未經(jīng)授權禁止轉載。
主站蜘蛛池模板: av72发布页| 亚洲av午夜精品无码专区| 调教女m视频免费区| 国产麻豆剧传媒精品国产AV | 亚洲日韩精品欧美一区二区| 老司机精品视频免费| 国产欧美曰韩一区二区三区| chinese猛攻打桩机体育生| 日本在线视频网址| 亚洲国产成人久久99精品| 男女交性高清全过程无遮挡| 国产一级大片免费看| 中文网丁香综合网| 在线电影一区二区三区| 三级理论中文字幕在线播放| 日韩精品一区二区三区视频 | 在线视频你懂的国产福利| 中文精品无码中文字幕无码专区 | 欧美另类老少配hd| 人妻精品久久久久中文字幕一冢本 | 成人欧美日韩一区二区三区| 久青草国产免费观看| 欧美日韩国产专区| 人人狠狠综合久久亚洲婷婷| 综合偷自拍亚洲乱中文字幕 | 欧美jizzhd极品欧美欧美xxxx18动漫| 伊人久久大香线蕉综合影院首页| 肉伦迎合下种怀孕| 国产在线视频一区| yy6080理aa级伦大片一级毛片| 天天干天天干天天干| 中国china体内裑精亚洲日本 | 小草视频免费观看| 久久婷婷人人澡人人喊人人爽| 欧美va在线播放免费观看| 亚洲欧洲春色校园另类小说| 狠狠躁天天躁无码中文字幕| 国产第一福利136视频导航| 99精品众筹模特私拍在线| 强行交换配乱婬bd| 亚洲国产成人久久一区久久|